medición de resistencia al corte

RESISTENCIACORTANTE

DE LOS SUELOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingeniería Civil

Mecánica de Suelos II Dr. Ing. Zenón Aguilar Bardales

CONCEPTO DE ESFUERZO EFECTIVO

hA

v

h

A

v

σv = γm.h

σ'v = σv

σv = γsat.h

σ' v = σv - µ

σ' v = γ'.h

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Piston

ANALOGÍA MECÁNICA DE TERZAGHI

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RESISTENCIA CORTANTE DE LOS SUELOS

N

F

T

T

N

F

T = µ.Ntgφσ'cτ

tgφσ'τ

A

N , σ

A

Tτ

v

v

v

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MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE

Y DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

Ensayos de laboratorio

Corte directo

Compresión triaxial

Compresión no confinada

Consolidación isotrópica

Ensayos “in situ”

Aparato de veleta de corte

Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

Ensayo de Penetración con Cono Holandés (CPT)

Ensayo de Carga Directa

Ensayo de Corte Directo Insitu

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ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Objetivo:Medir la resistencia cortante de suelos granulares.

Equipo:Se utiliza el aparato para Corte Directo (caja partida una fija y la

otra se puede mover horizontalmente con una fuerza horizontal

aplicada).

Procedimiento del Ensayo:- Colocar el espécimen al interior de la caja

- Aplicar esfuerzo vertical

- Aplicar esfuerzo horizontal hasta la falla

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ESPECIMEN

INALTERADO

Y TALLADO

ESPECIMEN

REMOLDEADO

con los datos

obtenidos del

ensayo Proctor o

con la densidad y

humedad natural.

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PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Ensayo de corte Directo : ASTM D3080

Muestra de

Suelo

CARGA NORMAL:

Se aplica por un mecanismo

de suspensión y palanca

Tornillos separadores

CARGA

CORTANTE:

Se mide con un

anillo de carga

o celda de carga

Placas acanaladas para

ayudar a una mejor distribución

del esfuerzo cortante

(perforadas en las pruebas drenadas)

CAJA DE CORTE DIRECTO

Piedras porosas

(en pruebas drenadas)

CAJA CORTANTE:

Se aplica con un

gato de tornillo

Tornillos que mantienen

unidas las dos mitades

de la caja de corte que

se sacan al momento

correr el ensayo.

A

N

A

Ft

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(a)

N

R

T

T

(a) Diagrama esquemático del equipo usado en el ensayo.

(b) Gráfica para obtener el ángulo de fricción,

S1

S2

S3

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

Normal

S = c + tan

1 23

ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELO ARENOSO

(b)

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Envolvente de falla para una arena

seca ensayada en corte directo

t

t

C

Envolvente de falla para una arcilla

dura ensayada en corte directo

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Muestra de Suelo

Piston de carga

Detalles del Ensayo y la Caja de Corte Directo

P

Juego de tornillos para fijar en

posición la cabeza de carga

Deformimetro para medir

el desplazamiento lateral

Espacio ligeramente

mayor que el tamaño

de la máxima

partícula en la muestra

Bordes estriados para

retener la muestra

Juego de tornillos para separar las

partes de la caja de corte. Retrocederlos

después de ajustar los tornillos contra

el pistón o bloque de carga

Pasadores de alineación

asegurarse de removerlos antes

de aplicar la carga horizontal

Deformimetro para medir desplazamientos

verticales y observar la consolidación en

ensayos “consolidados”

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Resistencia Residual : Anillo de Corte Directo

MUESTRA PARA PRUEBA

RÁPIDA DE CORTE

Bishop et al, 1964

Bromhead , 1979

n

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=+

2° ETAPA1° ETAPA

3

1

3

3 d 1

1 3 d

d 1- 3

ENSAYO TRIAXIAL

Objetivo:

Medir la resistencia cortante de diferentes tipos de suelos en

diferentes condiciones de carga y drenaje.

1 1 -

3 3 -

d3

3 3

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- Ensayo No Consolidado - No Drenado (UU)

• Construcción rápida en arcillas blandas

• Análisis al final de la construcción de presas de tierra

Tipos de Ensayos Triaxiales

- Ensayo Consolidado - Drenado (CD)

• Construcción en arenas.

• Construcción lenta en arcillas.

• Análisis en el estado de infiltración constante de presas de tierra.

- Ensayo Consolidado - No Drenado (CU)

• Construcción rápida sobre arcillas sobreconsolidadas.

• Análisis de desembalse rápido de presas de tierra.

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Esfuerzo

Normal

Cámara de Lucita

Cámara con fluido

(agua)

Roca

Porosa

Válvula

Roca

Porosa

Membrana

Elástica

Placa

Base

Para drenaje y/o

Mecanismo para la presión de

Poros de agua

Diagrama Esquemático del Equipo

de Ensayo Triaxial

(a)

Esfuerzo

Efectivo

Ensayo Consolidado-Drenado (CD)

(b)

c 3

3 33

Pistón

Espécimen

de Suelo

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3 3 1 1

ccuEsfuerzo

Normal

Esfuerzo

Cortante

Envolvente de Falla

Esfuerzo Total

cu

3 3 1

c

Esfuerzo

Cortante

Envolvente de Falla

Esfuerzo Efectivo

Ensayo Consolidado- No Drenado (CU)

(c)

S=CCU

Ensayo No Consolidado- No Drenado (UU)

(d)

Esfuerzo

Cortante

1

3 13

Envolvente de falla

Esfuerzo Total(=0)

Esfuerzo

Normal

Esfuerzo

Normal

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a

q

Q = a b tg

P

Sen = tg

a

cos c =

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ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE

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ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

Preparación del espécimen para la aplicación de las

cargas normal y lateral.

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Montaje de las gatas hidráulicas para la aplicación de las

cargas vertical y lateral en el espécimen.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

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Ejecución del ensayo de Corte Directo In-Situ

ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

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Vista del espécimen luego de la realización del ensayo de

Corte Directo .

ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

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RESULTADOS

Para cada muestra, las especificaciones dadas para las presiones axiales

fueron:

Muestra 1 = 0.50 Kg/cm2

Muestra 2 = 1.00 Kg/cm2

Muestra 3 = 1.50 Kg/cm2

Obteniendo los siguientes parámetros de resistencia cortante del

conglomerado (fricción () y cohesión (C) ).

= 39.9°

C = 0.55 Kg/cm2

ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO GEOTECNICO - CISMID

INFORME Nº : LG97-048

SOLICITANTE : HIDROENERGIA CONSULTORES EN INGENIERIA

PROYECTO : ESTABILIDAD DE TALUDES DE LA COSTA VERDE Clasificación S.U.C.S. : GP

UBICACION : MALECON DE LA MARINA - MIRAFLORES Estado : INALTERADO

FECHA : JUNIO, 1997 Velocidad de Ensayo (cm/s) 0,10

Leyenda

Esfuerzo Cortante

Av. Túpac Amaru 1150 - Campus de la U.N.I. Puerta Nº 07 - Lima 28 - Perú Apartado Postal 1301 - Lima 100 - Teléfono: 4820790 - 4820804 - 4810170

ESFUERZO NORMAL vs. ESFUERZO CORTANTE

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

Esfuerzo Normal (Kg/cm²)

Esfu

erzo C

orta

nte

( K

g/c

m²

)

Cohesión

Kg/cm²

Angulo de Fricción

C =

= °

0,55

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

IN SITU

DEFORMACION TANGENCIAL vs. ESFUERZO

NORMALIZADO

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

0 2 4 6 8 10 12

Deformación Tangencial (% )

Esfu

erzo N

orm

ali

zado (

Kg

/cm

²)

0.50 Kg/cm²

1.00 Kg/cm²

1.50 Kg/cm²

_

_

C

39,9

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VELETA DE MANO

Para la determinación rápida del

esfuerzo cortante en suelos

cohesivos, tanto en campo como en

el laboratorio.

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PENETRÓMETRO DE BOLSILLO