GEOTECNIA

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES- FILIAL LIMA

INFORME DE CORTE DIRECTOTEMA:

CURSO : GEOTECNIA DOCENTE : ING. GUSTAVO AYBAR ARRIOLA FECHA DE ENTREGA: 14 DE MAYO 2013REALIZADO POR :

LIMA PERU 2013

INTRODUCCION

GEOTECNIA INGENIERIA CIVIL

La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirn en terreno producto de la aplicacin de una carga.El ensayo de corte directo se realiza con el objetivo principal de determinar el valor de la cohesin, as como el ngulo de friccin interna de un suelo sometido a esfuerzo cortante.

Este ensayo impone sobre un suelo condiciones idealizadas, o sea indica la ocurrencia de una falla a travs de un plano de localizacin predeterminado. Sobre este plano actan dos fuerzas, una normal por una carga vertical aplicada y un esfuerzo cortante debido a la accin de una carga horizontal. Como el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal tienen el mismo significado en la construccin del Crculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de ecuaciones para C y tan, es posible dibujar en un plano de ejes coordenados estos valores para los diferentes ensayos y proponer promedio del valor de la cohesin en el corte en Y y f por la pendiente de esta recta.

Normalmente el ensayo se realiza sobre tres probetas de un mismo suelo, sometida cada una de ellas a una presin normal diferente, obtenindose la relacin entre la tensin tangencial de rotura y la tensin normal aplicada.

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CORTE DIRECTO

1 Generalidades

Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de fundacin. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras:

a. Por deformacin elstica de las partculas.

b. Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuacin del lquido existente en los huecos entre las partculas.

c. Por deslizamiento de las partculas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran

masa de suelo.

El primer caso es despreciable para la mayora de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la prctica. El segundo caso corresponde al fenmeno de la consolidacin. El tercer caso, corresponde a fallas del tipo catastrficos y para evitarla se debe hacer un anlisis de estabilidad, que requiere del conocimiento de la resiste

Corte de suelo. El anlisis debe asegurar, que los esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea econmicamente factible de llevar a cabo.

Vemos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la estructura y el del suelo.

Por tanto el problema de la determinacin de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la Mecnica de Suelos. En efecto, una valoracin correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de xito cualquier aplicacin de la Mecnica de Suelos al anlisis de la estabilidad de las obras civiles.

El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al ms sencillo de los casos que pueden presentarse en la prctica: aquel en que se prueba el material en estado seco.

2 Corte Directo

El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porcin de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la accin de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.

2.1 Principio del ensayo de corte directo:

Los aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro categoras:

a) Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es prcticamente independiente del tiempo.

b) Resistencia al corte drenado para suelos cohesivos, en que el desplazamiento debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el ensayo.

c) Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.

d) Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en que el corte es aplicado en forma rpida.

2.2 Ensayos de resistencia al esfuerzo de corte en suelos

Los tipos de ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos en Laboratorio son: Corte Directo, Compresin Triaxial, Compresin Simple.

Durante muchos aos, la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante fue prcticamente la nica usada para la determinacin de la resistencia de los suelos: hoy, an cuando conserva inters prctico debido a su simplicidad, ha sido sustituida en buena parte por las pruebas de compresin Triaxial.

2.3 Clasificacin de ensayos de corte directo

2.3.1 Ensayos no consolidados no drenados

El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal (vertical). Si el suelo es cohesivo, y saturado, se desarrollar exceso de presin de poros. Este ensayo es anlogo al ensayo Triaxial no consolidado drenado.

2.3.2 Ensayo consolidado no drenado

Se aplica la fuerza normal, se observa el movimiento vertical del deformmetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos triaxiales consolidado no drenado y consolidado drenado.

2.3.3 Ensayo consolidado - drenado

La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicacin del corte hasta que se haya

desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuacin la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poros en la muestra. Este ensayo es anlogo al ensayo Triaxial consolidado drenado.

Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, est la muestra saturada o no, y por supuesto, si la tasa de aplicacin del corte no es demasiado rpida. Para materiales cohesivos, los parmetros de suelos estn marcadamente influidos por el mtodo de ensayo y por el grado de saturacin, y por el hecho de que el material est normalmente consolidado o sobreconsolidado. Generalmente, se obtienen para suelos sobre consolidados dos conjuntos de parmetros de resistencia: un conjunto para ensayoshechos con cargas inferiores a la presin de preconsolidacin y un segundo juegos para cargas normales mayores que la presin de preconsolidacin. Donde se sospeche la presencia de esfuerzo de preconsolidacin en un suelo cohesivo sera aconsejable hacer seis o ms ensayos para garantizar la obtencin de los parmetros adecuados de resistencia al corte.

3 Fundamentos para el anlisis del ensayo - Ley de coulomb

El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a travs de un plano de localizacin predeterminado. Sobre este plano actan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicacin de una carga horizontal (Ph). Estos esfuerzos se calculan simplemente como:

n = Pv /Af =Ph /A

Donde A es el rea nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no se corrige para tener en cuenta el cambio de rea causada por el desplazamiento lateral de la muestra (Ph).La relacin entre los esfuerzos de corte de falla ( f ) y los esfuerzos normales ( n ) en suelos, se muestra en la figura 5.21 y puede representarse por la ecuacin siguiente

f = c + n * tg

Fig. 5.21 Relacin entre los esfuerzos de corte mximo y los esfuerzos normales. Llnea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla

3.1 Ecuacin de falla de corte de Coulomb

En 1776 Coulomb observ que si el empuje que produce un suelo contra un muro de contencin produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que est retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postul que la mxima resistencia al corte, , en el plano de falla esta dada por = c + tan Donde es el esfuerzo normal total en el plano de falla

es el ngulo de friccin del suelo

es la cohesin del suelo

La utilizacin de la ecuacin de Coulomb no condujo siempre a diseos satisfactorios de estructuras de suelo. La razn para ello no se hizo evidente hasta que Terzaghi public el principio de esfuerzos efectivos.

= s+ uDonde u = presin intersticial

s= esfuerzo efectivo

Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado nicamente de la resistencia a la friccin que se produce en los puntos de contacto entre partculas; la magnitud de sta depende solo de la magnitud de los esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto ms grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor ser la resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuacin de Coulomb en trminos de esfuerzos efectivos, se tiene t = c + tan En la cual los parmetros c y son propiedad del esqueleto de suelo, denominadas cohesin efectiva y ngulo de friccin efectiva, respectivamente.

Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo, los anlisis de estabilidad se harn entonces, en trminos de esfuerzos efectivos. Sin embargo, en ciertas circunstancias el anlisis puede hacerse en trminos de esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitar determinar los parmetros de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es decir, los valores de c, j y c, . Estos se obtienen, a menudo en ensayos de laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el ensayo de corte directo (ASTM D-3080-72) o el ensayo de compresin Triaxial (ASTM D-2805-70).

3.2 Componentes de la resistencia al corte

De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en trminos generales tiene dos componentes:

a) Friccin (tg ) que se debe a la trabazn entre partculas y al roce entre ellas cuando estn sometidas a esfuerzos normales.

b) Cohesin (C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partculas en una masa. Como en la ecuacin f = c + n * tg existen dos cantidades desconocidas (c y ), se requiere obtener dos valores, como mnimo de esfuerzo normal y esfuerzo cortante para obtener una solucin. Como el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal n tienen el mismo significado dado en la construccin del crculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de ecuaciones simultneas para c y para tg , es posible dibujar en un plano de ejes cordenados los valores de contra n para los diferentes ensayos (generalmente con como ordenada), dibujar una lnea a travs del lugar geomtrico de los puntos, y establecer la pendiente de la lnea como el ngulo y la interseccin con el eje como la cohesi

c) Para materiales no cohesivos, la cohesin debera ser cero por definicin y la ecuacin de Coulomb se convierte en:d) e) f = n * tgf) g) Siendo N la fuerza vertical que acta sobre el cuerpo, la fuerza horizontal necesaria ( T ) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relacin tambin puede ser escrita de la forma siguiente:h) i) T = N tgj) k) Siendo , el ngulo de roce o ngulo formado por la resultante de las dos fuerzas con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presin normal y puede ser representada Por la figura 5.22.

Fig. 5.22 Mecanismos de los fenmenos de friccin

3.3 Ensayo de corte directo