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DESIGNACIÓN ASTM: 3080-98

Método de Ensayo Estándar Ensayo de Corte Directo de Suelos Bajo Condiciones Consolidadas Drenadas

l. ALCANCE

1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la resistencia al corte consolidada drenada de un sucio en corte directo. La prueba es llevada a cabo por la deformación de un espécimen a una velocidad de deformación controlada en o próxima a un plano de corte simple, determinado por la configuración del aparato. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente, para determinar los efectos sobre la resistencia al corte y desplazamiento, y propiedades de resistencia cortante tal como Ja envolvente de resistencia de Mohr.

1.2 Los esfuerzos de corte y desplazamiento no están uniformemente distribuidos dentro del espécimen. Una altura apropiada no puede ser definida para el cálculo de la deformación por corte. Por lo tanto, las relaciones de esfuerzo-deformación o cualquier cuantificación asociada, tal como los módulos, no pueden ser determinados desde esta prueba.

1.3 La determinación de Ja envolvente de la resistencia y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar los resultados del ensayo es dejada al ingeniero o a la oficina que solicito el ensayo.

1.4

1.5

Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la presencia de partículas de suelo o roca, o ambos, (ver Sección 7).

Las condiciones del ensayo incluyendo el esfuerzo normal y la humedad ambiental son seleccionadas para que representen las condiciones de campo que vienen siendo investigadas. La velocidad de corte debe ser lo suficientemente baja para asegurar las condiciones de drenaje.

1.6 Los valores expresados en unidades de pulgada-libra, son establecidos como estándar. Dentro de este método de ensayo las unidades del SI son mostradas en paréntesis. Los valores expresados en cada sistema no son exactamente equivalentes, por lo tanto cada sis~cma debe ser usado in<lcpcn<licntcmcntc el uno del otro.

1. 7 Estas normas no pretenden tratar todo lo concerniente a seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer apropiadas prácticas de seguridad y salubridad, así como detenninar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.

2. DOCUJ\1ENTOS APLICABLES

2.1 Normas ASTM:

3.

D422 Método para el Análisis del Tamaño de las Partículas del Suelo D653 Terminología Relacionada a Suelos, Rocas y Fluidos Contenidos D698 Métod9s de Ensayo para Relaciones de Humedad-Densidad de Suelos y Mezclas de Suelos y Agregados Utilizando un Pisón de 5.5 libras (2.49 kilos) y Caída de 12 pulgadas (305 mm). D854 Método de Ensayo para la Gravedad Específica de Suelos. 01557 Método de Ensayo para las Relaciones de Humedad-Densidad de Suelos y Mezclas de Suelos y Agregados Utilizando un Pisón de 10 libras (4.54 kilos) y Caída de 18 pulgadas (457 mm). D 1587 Práctica para el Muestreo de Suelos con Tubos de Pared Delgada. D2216 Método para la Determinación en el Laboratorio del Contenido de Agua (Humedad), de Suelo, Roca y Mezclas de Suelos y Agregados. 02435 Método de Ensayo para Detem1inar las Propiedades de Ja Consolida1.,,on Unidimensional de un Suelo. 02487 Mélodo de Ensayo para la Clasificación de Suelos con Propósitos de Ingeniería. 02488 Práctica para la Descripción e Identificación de Suelos (Procedimiento Manual y Visual). 03740 Práctica para los Requerimientos Mínimos para Agencias comprometidas en ensayar y/o examinar suelo y roca. D4220 Prácticas para la Preservación y el Transporte de las Muestras de Suelo. D4318 Método de Ensayo para el Límite Líquido, Límite Plástico y el Indice de Plast icidml de los Sucios.

04763 Especificaciones para Evaluar, Seleccionar y Especificar Balanzas y Escalas para su Utilización en Ensayos de Suelo y Roca.

TERMINO LOGIA

3.1 Definiciones - Para las delinicioncs de los términos utilizados en este método de ensayo, referirse a la Terminología D653.

3.2 Descripción de los Términos Específicos a esta Nonna:

3.2.1 Dcsplarnmicnto relativo latcrnl - el desplazamiento horizontal de la parte superior e inferior de las dos mitades de Ja caja de corte.

3.2.2 Falla - la condición de esfuerzo en la falla para un espécimen de ensayo. La falla que frecuentemente es tomada corresponde al máximo esfuerzo de corte alcanzado, o al esfuerzo de corte para un desplazamiento lateral relativo de 15 a 20 por ciento. Dependiendo del comportamiento del sucio y la aplicación en campo, se puede definir otro criterio apropiado.

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4. RESUMEN DEL METOI>O DE ENSAYO

4.1 Este método de ensayo consiste en colocar el espécimen de ensayo en el dispositivo de corte directo, aplicar un esfuerzo normal predeterminado, humedecer o drenar (o ambos) al espécimen de ensayo, consolidar Ja muestra bajo el esfuerzo normal, sacar los seguros de los marcos que sujetan al espécimen de ensayo, y desplazar un marco borizontalmen~e con respecto al otro a una velocidad constante de deformación por corte y medir la fuerza tangencial y el desplazamiento horizontal mientras que la muestra es cortada (Figura 1 ).

S. SIGNIFICADO Y USO

5.1 La prueba de corte directo es conveniente para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia consolidada drenada porque las trayectorias de drenaje a través del espécimen son cortas, en consecuencia permiten que el exceso .de la presión de poros sea disipado más rápidamente que con otras pruebas de resistencia drenada. Este ensayo se puede realizar en todos los materiales de suelo inalterados, materiales rcmoldcados o cumpacta<.los. Hay sin embargo una limitación sobre el tamaño máximo de la partícula (ver 7.2).

Fuerza transversal o

de corte

Fuerza Normal

.... _J., ........ . ·. · .··· .. <·, ., ··P,Í~r,ci!J.<·<,·<·_j"t Marco ··'''·''''"· ... '-'

~. - -~:-~-Píéd.~r~'p~~.~.-~~~-: . ~ _ 0_· -~Superior

_____ f ,' '-' ~.::;-~~-p~~::;:-sa '?, 1 '\. '· '» · ...

Fig. 1: Dispositivo de Corte Directo

5.2 Los resultados del ensayo son élplicablcs para evaluar la resistencia en campo en una situación donde ha ocurrido la consolidación completa bajo los esfuerzos normales existentes. La falla es alcanzada lentamente bajo condiciones drenadas de tal forma que los excesos de presión de poros son disipados. Los resultados de varios ensayos se pueden utilizar para expresar la relación entre el esfuerzo de consolidación y Ja resistencia cortante drenada.

5.3 Durante el ensayo de corte directo, hay rotación de los esfuerzos principales, lo cual puede o no puede representar las con<liciunes de campo. Es más, la falla puede no ocurrir en el plano débil, pues esta es forzada a ocurrir en o cerca de un plano horizontal en la mitad del espécimen. La ubicación fija del plano en el ensayo puede tener una ventaja en Ja determinación de Ja resistencia al corte a lo largo ~de planos débiles reconocibles dentro del material de suelo y para ensayos de interfaces entre materiales diferentes.

5.4 Los esfuerzos de corte y desplazamientos no están uniformemente distribuidos dentro del espécimen, y una altura apropiada no está definida para calcular la deformación por corte o cualquier otro parámetro de ingeniería asociada. La velocidad de desplazamiento lenta permite disipar el exceso de presiones de poro, pero eso también permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos. Se debe tomar cuidado de asegurar que las condiciones de ensayo representen aquellas condiciones que están siendo investigadas.

5.5 El rango en los esfuerzos normales, velocidad de corte y condiciones generales del

ensayo deberá ser seleccionado para aproximarse a las condiciones especificas de

suelo que vienen siendo investigadas.

NOTA 1: No habiendo especificaciones de precisión y sesgo estadístico en esta norma: la precisión de este método depende de la competencia dd personal que realiza el ensayo y de la adccuabilidad de los equipos e implementos utilizados. Las cantidades que cumplen con los criterios de la nonna ASTM 03740 son generalmente consideradas capaces de realizar ensayos competentes y objetivos. Se ad,· •e a los usuarios de este método que la adecuación a la norma 03740 por si sola no garantiza ensayos confiables. Los ensayos confiables dependen de varios factores; la norma ASTM 03740 provee un medio para evaluar algunas de estos métodos.

6. APARATOS

6.1 Dispositivo de Corte - Es un dispositivo para sujetar al espécimen firmemente entre dos piedras porosas de tal manera que no se aplique un torque al espécimen. El

dispositivo de corte deberá suministrar medios para aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, así como para medir el cambio en el espesor del espécimen,

permitir el drenaje del agua a través de las piedras porosas insertadas en los contornos superior e inferior del espécimen, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz de aplicar una fuerza tangencial al espécimen con agua. El dispositivo deberá ser capaz de aplicar una fuerza tangencial al espécimen a lo lar0 o de un plano de corte predeterminado (cmte simple) paralelo a las caras del espécini:.,.11. Los marcos que sujetan al espécimen deberán ser lo suficientemente rígidos para

prevenir su distorsión durante el corte. Las diversas partes del dispositivo de corle deberán ser hechas de un material no sujeto a la corrosión por la humedad o sustancias contenidas dentro del suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce o aluminio, etc. No esta permitido el uso de mctaks distintos que puede causar acción galvánica_

6.2 Caja U.e Corte - Es una caja de corte, circular o cuadrada, hechas de acero inoxidable, bronce o aluminio, con provisión para el drenaje a través de la parte superior e inferior. La caja esta dividida verticalmente por un plano horizontal ~n dos partes de igual espesor, las cuales están sujetas y unidas con tornillos alineados. La caja de corte también está sujeta con tornilios ranurados, que controlan el espacio (ranura) entre las mitades superior e inferior de la caja de corte.

6.4.3 El peso de Ja parte superior de la caja de corte deberá ser menor del 1 por ciento de la fuerza normal aplicada: esto puede requerir que la parte superior de la caja de corte sea

modificada y sostenida por un contrapeso.

Nota 3 - Cortar el espécimen de ensayo a una velocidad mayor de la espcci ficnda puede producir un

resultado de corte parcialmente drenado que puede diferir de la resistencia drenada del mate.ria!.

6.5 Dispositivo para Medir la Fucna de Corte - Un anillo de carga o una celda de carga

con una precisión de 0.5 lbs (2.5 N), o de 1 por ciento de la fuerza de corte en la falla, cualquiera que sea mayor.

6.6 D~se de fa Caja de Corte - Una caja metálica que soporta la caja de coite y

proporciona, ya sea una reacción en la cual la mitad de la caja de corte es restringida, o

wm base sólida con dispositivo para alinear la mitad de la caja de corte, la cual es libre

de moverse de forma coincidente con la fuerza tangencial aplicada en un pl"'1.0

horizontal.

6. 7 Cuarto de Alta Humedad Controlada - Se requiere, para preparar los espécimenes,

de tal manera que el contenido Je agua ganado o perdido durante la preparación del

espécimen sea mínimo.

6.8 Anillo de Corte o de Tallado - Se usa para tallar las muestras de suelo de mayor tamaño a las dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de alteración.

Una guía exterior puede ser necesaria para mantener la caja de corte alineada.

6.9 Balanzas - De acuer<lo con el Método de Ensayo 02216.

6.10 Indicadores de Deformación - Tanto extensómetros de dial o transformadores de

desplazamiento capaces de medir el cambio en el espesor del espécimen, con - ".\

sensibilidad de por lo menos 0.0001 pulg. (0.0025 mni) y para medir el desplazamiento horizontal con una sensibilidad de por lo menos 0.00 I pulg. (0.025

mm).

6.11 Dispositivo para Determinar el Contenido de Agua - Como se especifica en el Métoúo de Ensayo 02216.

6.12 Equipamiento para Remoldear o Compnctar Espécimenes - Si es aplicable.

6.13 Equipos Miscelaneos - Incluye dispositivos de tiempo como un cronómetro con

segundero, agua destilada o desmiJ1eralizada, espátulas, cuchillos, reglas, sierras de

alambre, etc., utilizados en preparar al espécimen.

6.3 Piedras Porosas - La función de las piedras porosas es permitir el drenaje desde el espécimen del suelo, a través de los bordes superior e inferior. La función de ellos también es transferir el esfuerzo de corte horizontal desde las piedras porosas a los bordes superior e inferior del espécimen. Las piedras porosas deberán consistir de carburo de silicón, óxido de aluminio, o un metal el cual no esté sujeto a la corrosión por sustancias en los suelos o por la humedad del suelo. El tipo apropiado de piedra porosa depende del suelo que está siendo ensayado. La permeabilidad de la piedra porosa deberá ser substancialmente mayor que la del suelo, pero deberá tener una textura lo suficientemente fina para prevenir la excesiva intrusión del suelo dentro de

los poros de la piedra porosa. El diámetro o ancho de la parte superior de la piedra porosa o placa deberá tener de O.O l a 0.02 pulg. (0.2 a 0.5 mm) menos que aquel diámetro del anillo interior. Si la función de las piedras porosas es transferir el

esfuerzo horizontal al suelo, deberán ser lo suficientemente gruesas para desarrollar una trabazón. El lavado a presión con chorros de arena o el uso de herramientas puede ayudar a la inserción de las piedras porosas, pero la superficie de las piedras po~osas no deberá ser tan irregular como para causar concentraciones sustantivas de esfuerzos en el suelo.

Nota 2 - No se han establecido criterios precisos para determinar la textura y la permeabilidad de la

piedra porosa. Para un ensayo normal de sucio, piedras porosas de tipo medio con una permeabilidad de alrededor de 0.5 a 1.0 x 103 pies/año (5.0 x 10-" a 1.0 x 10" cm/s) son apropiadas para ensayar limos y arcillas. y piedras por~>sas de tipo grueso con una permeabilidad de alrededor de 0.5 a 1.0 x 105 pies/afio (0.05 a 0.1 O cm/s) son apropiadas para arenas. Es importante que la permeabilidad de la piedra porosa no se reduzca por la n."tención de partículas de suelo en sus poros; por lo tanto, frecuentemente Ja revisión y la limpieza (por lavado a presión o ebullición, o por limpic7.a ultrasónica) son requeridas

para asegurar la permeabilidad necesaria.

6.4 Dispositivos de Carga

6.4.1 Dispositivo para la Aplicación y Medición de la Fuerza Normal- La fuerza normal

es aplicada por una palanca de yugo de carga, la cual es activada por pesos muertos (masas) o por un dispositivo de carga neumática. El dispositivo deberá ser capaz de

mantener la fuerza normal dcnlro de ±1 por ciento de la fuerza especificada, rápidamente sin excederla.

6.4.2 Dispositivo para el Corte del Espécimen- El dispositivo deberá ser capaz de cortar al

espécimen a una veloci<lad unifixmc <le desplazamiento, con menos de ± 5 por ciento de desviación, y deberá permitir el ajuste de la velocidad de desplazamiento desde 0.0001 a 0.04 pulg/min. (0.0025 a l .O rnm/min.). La velocidad a ser aplicada depende de las características de consolidación de los suelos (ver 9.12.1). La velocidad es usualmente mantenida con un motor eléctrico y una caja de transmisión y la fuerza de corte se determina con un dispositivo indicador de carga tal como un anillo de carga o celda de carga.

7. ESPEClMEN DE ENSAYO

7~1 La muestra utilizada para la preparación del espécimen deberá ser lo suficientemente

grande como para que un minimo de 3 espécimenes similares puedan ser preparados.

Preparar los espécimenes en un ambiente de temperatura y humedad controlado para

minimizar la pérdida o ganancia <le humedad.

7.1.1 Se debe tener extremo cuidado en la preparación de espécimenes inalterados de suelos

sensibles para prevenir la alteración de su estructura natural. Determinar la masa

inicial del espécimen húmedo para utilizarlo en calcular el contenido de la humedad

inicial y el peso unitario del espécimen.

7.2 El diámetro mínimo del espécimen para espec1menes circulares, o el ancho para

espécimenes cuadrados deberá ser 2 .0 pulg. (50 mm), o no menor que 10 veces el

diámetro de la partícula de tamaño máximo, cualquiera sea el mayor, y conforme ·a Ja

relación entre el ancho y el espesor especificado en 7.4.

7.3 El mínimo espesor inicial del espécimen deberá ser 0.5 pulg. (12 mm), pero no menor

que 6 veces diámetro de la pa1tícula máxima.

7.4 La relación mínima de diámetro - espesor o ancho - espesor del espécimen deberá ser

2:1.

Nota 4 - Si partículas grandes de sucio son encontradas en el espécimen después del ensayo, un análisis

de la granulometria <le las partículas deberá ser llevado a cabo de acuerdo con el Método D422 para

confirmar las observaciones visuales. y los resultados deberán ser proporcionados con el reporte del

ensayo.

7.5 Preparación del Espécimen

7.5.1 Espécimenes Inalter:ldos - Preparar espécimenes inalterados a partir de muestras

inalteradas grandes o de mul:stras obtenidas de acuerdo con la Práctica Dl 587, o Lk

otros procedimientos de muestreo inalterado en tubos. Las muestras inalteradas

deber~n ser preservadas y transportadas como se detalla para las muestras de los

grupos C o D de Ja Práctica 04220. Los espécimenes deberán ser manipulados

cuidadosamente para minimizar la alteración, cambios en la sección transversal, o

pérdida del contenido ele humedad. Si algún tipo de compresión o visible alteración

pudiera ser causada por el dispositivo de extracción, partir en dos longitudinalmente el

tubo muestreador o cortarlo en pequeñas secciones para facilitar la remoción del

espécímen con la menor de alteración. Preparar los espécimenes tallados, siempre que

sea posible, en un ambiente en el cual se minimice la ganancia o pérdida de humedad

en el espécimen. ¡

Nots 5 - Un cuarto de elevada humedad controlada es deseable para este propósito.

7.5.2 Espécimenes Compactados - Los espécimenes deberán ser preparados utilizando el

método de compactación, contenido de humedad, y peso unitario, prescrito por el

solicitante del ensayo. Ensamble y asegure Ja caja de corte. Coloque una piedra porosa

insertada húmeda en la parte inferior de la caja de corte. Los espécimenes pueden ser

moldeados ya sea amasando o apisonando cada capa hasta que la masa acumulada de

suelo colocada en la caja de corte sea compactada a un volumen conocido, o ajustando

el número de capas, el número de golpes por capa y la fuerza requerida para el golpe.

La parte superior de cada capa deberá ser escarificada antes de agregar más material

para la siguiente capa. Las superficies de contacto de las capas compactadas deber{U1

estar situados de tal manera que no sean coincidentes con el plano de corte definidr

por las mitades de la caja de corte, a menos que ésto sea el propósito especificado por

un ensayo en particular. El pisón utilizado para compactar el material deberá tener un

área de contacto con el suelo igual o menor a un medio del área del molde. Determine

la masa <le suelo húmeda requerida para una capa de suelo compactada y colocarla en

la caja de corte. Compacte el suelo hasta obtener el peso unitario deseado. Continúe

colocando y compactando el suelo hasta conformar el espécimen.

Nota 6 - Una lám ina de.lgada de grasa aplicada al interior de la caja de corte puede ser utilizada para

reducir la fricción entre el espécimen y la caja de corte durante la consolidación. Sin embargo, el anillo

superior en algunos aparatos de corte requiere fricción para sostener el anillo después que las placas de

corte han sido separados. Una ligera capa de grasa aplicada entre las mitades de la caja de corte puede

ser utilizada para reducir Ja fricción entre las mitades en la caja de corte durante el corte. Una capa de

TFE-Fluorocarbón puede también ser utilizada sobre estas superficies. en lugar de grasa, para reducir la

fricción .

Notn 7 - El espesor requerido de las capas de suelo compactadas puede ser detenninado directamente

por la medición del espesor de estas o mediante marcas en la varilla de apisonamiento, que

corresponden al espesor de la capa que está siendo colocada.

Nota 8 - l ,a decisión de humedecer la piedrn poro~.a por la inundación de In cnja de corte antes de

nplicar la fuerza normal depende del problema en estudio. Para muestras inalteradas obten idas bajo el

nivel freático, las piedras porosas son usualmente humedecidas. Para suelos expansivos, la secuencia de

consolitlación, humedecimiento, y corte deben modelar las condiciones de campo. Determinar la masa

compactada del espécimen, ya sen a partir de la masa colocada y compactada en el molde, o de la

diferencia entre la masa de In c:üa de corte y el espécimen compnctado y de la masa de la caja de corte.

7.6 El material requerido para el espécimen deberá estar dosificado mezclando

completamente el suelo con suficiente agua para producir el contenido de humedad

deseada. Se debe permitir al espécimen permanecer en reposo antes de la

compactación, de acuerdo a la consiguiente guía:

8.5 Remueva el disco o placa de calibración.

Nota 9 - Son aceptables otros métodos de comprobación exacta para la calibración del aparato.

9. · PROCEDIMIENTOS

9.1 Ensamblaje de la Caja de Corte

9.1.1 Espécimen Inalterado - Colocar las piedras porosas húmedas en las superficies

expuestas del espécimen de la caja de corte; colocar y fijar la caja de corte contenie~dn

el espécimen inalterado y las piedras porosas dentro de la base de la caja de corte.

Nota 1 O - Para algunos dispositivos, la mitad superior de la caja de corte esta sostenida en posición por

una varilla que encaja dentro de una ranura en la mitad superior de la caja de corte. La mitad inferior de

la caja de corte es mantenida en su lugar sobre la base de la caja de corte, por pernos de retención. Para

algunos dispositivos, la mitad superior de la caja de corte está sostenida en su lugar por una placa de

anclaje.

9.1.2 Espécimen Compactado - Colocar y juntar la caja de corte, conteniendo el

espécimen compactado y las piedras porosas en la base de la caja de corte.

9.2 Conectar y ajustar el sistema de carga para la fuerza de corte, de modo que la fuerza

no sea impuesta en el dispositivo de medición de la carga.

9.3 Colocar y ajustar correctamente la posición del dispositivo de medición del

desplazamiento horizontal utilizado para medir el desplazamiento de corte. Obtener

una lectura inicial o colocar el dispositivo de medición para indicar desplazamiento

cero.

9.4 Colocar una piedra porosa húmeda y la placa de transferencia de carga en la parte

superior del espécímen en la caja de corte.

9.5 Colocar en posición el yugo de carga de la fuerza normal y ajustarlo hasta que la barra

de carga sea horizontal. Para sistemas de carga por medio de una palanca de carga

muerta, nivelar la palanca. Para sistemas de carga neumática, ajustar el yugo hasta que

se asiente sobre el émbolo de la placa de transferencia de carga, o colocar un cojinete

de bola sobre la placa de transferencia de carga y ajustar el yugo hasta que se ajuste el

contacto.

Clasificación D2487 Tiempo Mínimo

de Permanencia, h

SW. SP No se Requiere

SM ..., .)

se, ML, CL 18

MH,CH 36

7.7 Los espécimenes compactados pueden también ser preparados por la compactación del

suelo utilizando los procedimientos y Jos equipos usados para determinar las

relaciones humedad-densidad de los suelos (Métodos de Ensayo D698 o D1587), y

tallando los espécimenes para corte directo de estos espécimenes más grandes, como sí

füeran espécimenes inalterados.

8. CALIBRACION

8.1 La calibración se realiza para determinar la deformación del aparato cuando está sujeto

a la carga de consolidación, de modo que para la carga de consolidación normal la

deflexión del aparato pueda ser restada de las deformaciones observadas. Por lo tanto,

solamente la deformación debido a la consolidación de la muestra será reportada para

todo el ensayo. La calibración de las características de carga - deformación del equipo

necesita ser ejecutada, cuando éste entre en servicio por primera vez o cuando se

cambien parte de sus componentes.

8.2 Ensamblar el aparato de corte directo con un disco o placa de calibración metálico de

un espesor aproximadamente igual al tamaño del espécimen de prueba deseado o

aproximadamente~ de pulgadas (5mm) más pequeño en diámetro o ancho.

8.3 Posicionar el indicador de desplazamiento normal. Ajustar el indicador para que pueda

ser utilizado en medir. tanto la consolidación o la expansión del disco o placa de

calibración. Registrar la lectura cero .. sin carga··.

8.4 Aplicar incrementos de fuerza normal hasta la'> limitaciones del equipo, y registre el

desplazamiento normal del indicador de lectura y la fuerza normal. Remueva la fuerza

normal aplicada en una secuencia inversa a la fuerza aplicada, y registre el

desplazamiento normal y la fuerza normal. Promediar los valores y graficar la

deformación por la carga del aparato como una función de la carga normal. Mantener

los resultados para una futura referencia en la determinación del espesor y compresión

del espécimen de ensayo dentro del mismo aparato de ensayo.

9.12 Corte del espécimen

9.12.1 Seleccionar la velocidad de desplazamiento apropiada. Cortar al espécimen a una

velocidad relativamente baja, para que no exista un exceso de presión de poros en la

falla. La siguiente ecuación puede ser utilizada como una guía para determinar el

tiempo mínimo estimado que transcurrirá desde el inicio de la prueba hasta la falla.

Donde:

tf =50 f50 = tCi' C..-; f50 =.!_<? - o '2..

s--·

t f = tiempo total estimado, transcurrido hasta alcanzar la falla, en minutos

t 50 =tiempo requerido para que el espécimen alcance el 50% de consolidació~ bajo

el esfuerzo normal especificado (o incrementos del mismo), en minutos.

Nota 14 - Si el desplaz.amiento nonnal versus la raíz cuadrada del tiempo es utilizado, t50 pueoe ser

calculado a partir del tiempo para completar el 90% de consolidación utilizando la siguiente expresión:

t90 t = ·· . 50 4.28

Donde:

/9f.} =Tiempo requerido para que el espécimen alcance el 90% de consolidación bajo

el esfuerzo normal especificado (o incrementos del mismo), en minutos.

4.28 = Constante, relaciona el desplazamiento y el factor tiempo para el 50 y 90% de

consolidación.

Nota 15 - Si el material exhibe una tendencia al hinchamiento, el suelo debe ser inundado con agua y

debe ser permitido que alcance un equilibrio bajo un incremento de esfuerzo normal lo suficienteP"'"'tlte

grande para contrarrestar la tendencia al hinchamiento antes que el mínimo tiempo a la falla pue..___ ser

determinado. La curva de tiempo versus consolidación para subsecuentes incrementos de esfuerzo

normal son luego validos para utili7..arlos en la detem1inación de tr.

Notal6 - Algunos suelos, tales corno arenas densas y arcillas sobre consolidadas pueden no exhibir

curvas bien definidas del tiempo versus asentamiento. Consecuentemente la determinación de tr puede

producir una estimación inapropiada del tiempo requerido de fulla del espécimen bajo condiciones

drenadas. Para arcillas sobre consolidadas las cuales son ensayadas bajo esfuerzos normales menores a

la presión de preconsolidación del suelo, se sugiere que un tiempo a la falla sea estimado usando un

valor de t50 equivalente al obtenido del comportamiento de la consolidación normal tiempo versus

asentamiento. Para arenas densas limpias las cuales drenan rápidamente, un valor de l O minutos puede

ser utilizado para tr. Para arenas densas con mas de 5% de finos, un valor de 60 minutos puede ser

utilizado para tr. Si un valor alternativo de tres seleccionado, las razones de la selección deberán ser

explicados con los resultados del ensayo.

9.13 Determine el desplazamiento apropiado a partir de la siguiente ecuación:

9.6 Aplicar una pequeña carga normal al espécimen. Verificar que todos los componentes

del sistema de carga, estén acomodados y alineados. La piedra porosa superior y la

placa de transferencia de carga deben estar alineados para que no se inhiba el

movimiento de Ja placa de transferencia de carga en la caja de corte. Registrar la carga

vertical aplicada y la carga horizontal sobre el sistema.

Nota 1 t - El esfuerzo normal aplicado al espécimen debe ser aproximadamente una lib/pulg2 (7 kPa).

9.7 Colocar y ajustar el dispositivo de medición del desplazamiento vertical. Obtener la

lectura inicial del dispositivo de medición vertical y una lectura del dispositivo de

medición de desplazamiento horizontal.

9.8 Si se reqmere, llenar la caja de corte con agua y mantenerla llena durante todo el

ensayo.

9.9 Calcular y registrar la fuerza normal requerida para alcanzar el esfuerzo normal

deseado o el incremento deseado. Aplicar el esfuerzo normal deseado mediante la

adición de la masa apropiada al brazo de soporte de la palanca, o incrementando la

presión neumática.

Nota 12 - La fuerza normal utilizada para el espécimen dependerá de los datos requeridos. La

aplicación de la füerza nonnal en un incremento puede ser apropiada para suelos relativamente finnes.

Para sucios relativamente blandos, puede ser necesario Ja aplicación de la fuerza normal en varios

incrementos para prevenir la destrucción del espécimen.

9.10 Aplicar la carga nonnal deseada o incrementos de carga al espécimen y comenzar a

registrar las lecturas de deformación normal versus el tiempo transcurrido. Para todos

los incrementos de carga, verifique el término de la consolidación primaria antes de

proceder con la siguiente etapa (ver Método de Ensayo D2435). Graficar el

desplazamiento normal versus el logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del tiempo

(en minutos).

9.11 Después que se alcanzó la consolidación primaria, remover los tomillos de

alineamiento o fijadores de la caja de corte. Abrir la ranura entre las mitades de la caja

de corte a aproximadamente 0.025 pulg (0.64 mm), utilizando los tornillos de la

ranura Retire los tornillos de la ranura.

Nota 13 - Pueden haber casos en que la abertura entre las placas puede ser incrementada para acomodar

tamaf'ios de arena mayores que la abertura especificada. Actualmente no hay suficiente información ~

disponible para especificar la dimensión de la ranura basado en la distribución del tamafio de las

partículas_

9.13.6 Remover la fuerza normal del espécimen por la remoción de la masa de la· palanca o

por la liberación de la presión.

9.14 Para pruebas con espécimenes cohesivos, separe las mitades de la caja de corte con un

movimiento de deslizamiento a lo largo del plano de falla. No tire de las mitades de la

caja de corte, apartándolas perpendicularmente a la superficie de falla, ya que eso

podría destruir al espécimen. Fotografie, esboce o describa por escrito la superficie de

falla. Este procedimiento no es aplicable a espécimenes sin cohesión.

9.15 Remover el espécimen de la caja de corte y determine el contenido de humedad de

acuerdo al Método de Ensayo D22 l 6.

9.16 Calcular y Graficar lo siguiente:

9.16.1 Esfuerzo de corte nominal versus desplazamiento relativo lateral.

1 O. CAL CULOS

10.1 Calcular lo siguiente:

10.1.1 El esfuerzo de corte nominal que actuando sobre el espécimen es,

F t: =-

A

donde:

r = esfuerzo de corte nominal (lib/pulg2, kPa)

F = fuerza transversal (libf,N)

A = área inicial del espécimen (pulg2, mni2)

10.1.2 El esfuerzo normal actuante sobre el espécimen es,

donde:

crn =esfuerzo normal (lbflin2, kPa),

N ()' = ­

n A

N =fuerza normal vertical aplicada que actua sobre el espécimen (Lbf;N), ..

Donde:

d r =velocidad de desplazamiento (pulg/min, mm/min),

d f = estimación del desplazamiento horizontal en la falla (pulg, mm),

t 1 =estimación del tiempo total transcurrido a la falla, min,

Nota 17 - La magnitud del desplazamiento estimado en la falla es dependiente de muchos factores que~

incluyen el tipo y la historia de esfuerzos del suelo. Como una guía, utilice dr= 0.5 pulg (12 mm) si el

material es suelo fino normalmente o ligeramente sobreconsolidado, para los otros ca505 utilice dr = 0.2

pulg (5 mm).

9.13.1 Seleccionar y fijar la velocidad de desplazamiento - Para algunos tipos de

dispositivos, la velocidad de desplazamiento es fijada utilizando combinaciones de

ruedas de engranaje y posiciones de la palanca de engranaje. Para otros tipos J..a.

velocidad de desplazamiento es fijado ajustando la velocidad del motor.

9.13.2 Registre el tiempo inicial, los desplazamientos vertical y horizontal y la fuerza normal

y de corte.

9.13.3 Activar el dispositivo e iniciar el corte.

9.13.4 Obtener datos de lectura del tiempo, del desplazamiento vertical y horizontal y la

fuerza de corte en intervalos deseados de desplazamiento. Los datos de lectura pueden

ser tomados para intervalos de desplazamiento iguales a 2 por ciento del diámetro de!_

espécimen o ancho para definir exactamente la curva del esfuerzo de corte versus el

desplazamiento.

Nota 18 - Lecturas adicionales pueden ser útiles en la identificación del valor pico del esfuerzo de co~i"r:­

para materiales sobre consolidados o materiales frágiles.

Nota 19 - Puede ser necesario detener la prueba y reabrir las mitades de la caja de corte para mantener

el espacio libre entre las dos partes de la caja de corte.

9.13.5 Después que la falla es alcanzada, detener el dispositivo de ensayo. Este

desplazamiento puede extenderse desde el 1 O al 20 por ciento del diámetro o longitud

del espécimen original.

11.1.7 Peso unitario seco inicial y final.

11.1.8 Espesor inicial y diámetro (ancho para una caja de corte cuadrada).

11.1.9 Esfuerzo normal, velocidad de deformació14 desplazamiento por corte, y el

correspondiente valor del esfuerzo de corte nominal y cambios de espesor en el

espécimen.

11.1.10 Gráfico del logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del tiempo versus la deformación

para los incrementos de carga en los que t50 fue determinado.

11.1.11 Gráfico del esfuerzo de corte nominal versus el porcentaje de desplazamiento lateral

relativo.

11.1.12 Desviaciones de los procedimientos establecido, tales como secuencias de carga

especiales o requerimientos especiales de humedecimiento.

12. PRECISION Y SESGO

12.1 Precisión- Se esta evaluando datos de laboratorio para detenninar la precisión de este

ensayo. El subcomité D 18.05 está buscando datos pertinentes a usuarios de este

método de ensayo.

12.2 Sesgo- No hay valores de referencia aceptados para este método de ensayo, por lo

tanto, no puede ser determinada el sesgo estadístico.

13. PALABRAS CLAVES

13.1 Espécimen compactado; consolidado; prueba de corte directo; condiciones de prueba

drenadas; envolvente de resistencia de Mobr; resistencia cortante; no disturbada.

\..

Nota 20 - Los fuctorcs que incorporan suposiciones acerca del área real de la superficie der espécimen

sobre el cual se miden las fuerzas normal y de corte. pueden ser aplicadas para calcular valores del

esfuerzo normal o de corte. o ambos. Si se hace una corrección, el factor y la razón para su uso deberá

ser explicada con los resultados del ensayo.

10.1.3 Velocidad de dcspJa7..amicnto - Calcular la velocidad de desplaz.amiento real

dividiendo el desplazamiento lateral relativo entre el tiempo transcurrido o reportar la

velocidad utilizada para el ensayo.

Donde:

d r = velocidad de desplazamiento (pulg/min. mm/min).

d11 =desplazamiento lateral relativo (pulg/min)

te =tiempo transcurrido de la prueba (min)

10.1.4 Calcular Ja relación de vacíos inicial, contenido de humedad, peso unitario seco y el

grado de saturación basado en la gravedad especifica, y la masa total del espécimen. El

volumen del espécimen se determina midiendo la longitud de la caja de corte o el

diámetro y el espesor del espécimen.

11. INFORME

11.1 El informe deberá incluir lo siguiente:

11.1.1 Identificación de la muestra, proyecto y localización.

11.1.2 Descripción del tipo de dispositivo de corte utilizado en el ensayo.

11.1.3 Descripción de la apariencia del espécimen, basado en la Práctica 02488 (El Método

de Ensayo C2487, puede ser utilizado como una alternativa), límites de Atterberg

(Método de Ensayo 04 318), y datos del tamaño de las partículas (Método D422) si

están disponibles (ver 7.4).

11.1.4 Descripción de la estructura del suelo, esto es s1 el espécimen es inalterado,

remo Ideado, compactado, o preparado de otra manera.

11.1.5 Contenido de humedad inicial y final.

11.1.6 Peso seco de la muestra y peso unitario húmedo inicial y fmal.