¡Descarga guia de laboratorio importante y más Apuntes en PDF de Mecánica de suelos solo en Docsity!
GUÍA N° 4: ENSAYO DE CORTE DIRECTO DE SUELOS – CONSOLIDADO DRENADO
CURSO AMBIENTE
MECÁNICA DE SUELOS APLICADA LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
ELABORADO
POR
DANIEL CUENTAS APROBADO POR JACLYN LUZ CORRALES
CACERES
VERSIÓN 001 FECHA DE
APROBACIÓN
1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al finalizar la unidad, el estudiante aplica métodos experimentales para realizar los ensayos que determinen los parámetros de compresibilidad y de resistencia al corte del suelo.
- OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA Este método de ensayo cubre la determinación de la resistencia al corte consolidado con drenaje de una muestra de un material de suelo bajo condiciones límite de corte directo. El espécimen se deforma a una velocidad controlada en o cerca de un solo plano de corte predeterminado por la configuración del aparato.
- Los esfuerzos cortantes y los desplazamientos no están uniformemente distribuidos dentro del espécimen. No se puede definir una altura adecuada para el cálculo de las deformaciones por cortante. Por lo tanto, las relaciones tensión-deformación o cualquier cantidad asociada, como el módulo de corte, no se pueden determinar a partir de esta prueba.
- MATERIALES Y EQUIPOS JUEGO DE TAMICES 17 PIEZAS PIEDRA FILTRO COMBA PUNTA DE GOMA VERNIER (PIE DE REY) 150 MM EQUIPO DE CORTE DIRECTO BOWL CIRCULAR METALICO 9.5" X 3.5" AGUA DESTILADA
BOWL CIRCULAR METALICO 12.5" X 5.5"
PROBETA GRADUADA 100 ML
BALANZA DE PRECISION 20 KG
5. FUNDAMENTO
Introducción
Este método de prueba consiste en colocar el espécimen de prueba en el dispositivo de corte directo, aplicando un esfuerzo normal predeterminado, humedeciendo o escurriendo el espécimen de prueba, o ambos, consolidando el espécimen bajo el esfuerzo normal, desbloqueando las mitades de la caja de corte que sostienen el espécimen de prueba, y cortando el espécimen desplazando una mitad de la caja de corte lateralmente con respecto a la otra a una tasa constante de deformación por corte mientras se mide la fuerza de corte, el desplazamiento lateral relativo y el desplazamiento normal (Fig. 1). La velocidad de cizallamiento debe ser lo suficientemente lenta para permitir la disipación casi completa del exceso de presión intersticial. Imagen 1 : Muestras de prueba en un aparato de corte simple Fuente: D3080/D3080M – 11 (No vigente)
Importancia
✓ El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia drenada consolidada porque las rutas de drenaje a través de la muestra de ensayo son cortas, lo que permite que el exceso de presión intersticial se disipe más rápidamente que otras pruebas de esfuerzo drenado. El ensayo se puede realizar sobre cualquier tipo de material de suelo.
✓ Los resultados de la prueba son aplicables para evaluar la resistencia en una situación de campo donde se
ha producido una consolidación completa bajo las tensiones normales existentes. La falla se alcanza lentamente en condiciones de drenaje para que se disipe el exceso de presión intersticial. ✓ Durante el ensayo de corte directo, hay rotación de los esfuerzos principales, que pueden modelar o no las condiciones de campo.
6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)
Ensayo: Ensayo De Corte Directo De Suelos Bajo Drenaje Consolidado
Norma: D3080/D3080M – 11 (No vigente)
Equipo:
Balanza con aproximación a 0.1 g Conjunto de Caja de Corte Piedra Porosa La máquina de corte directo realiza ensayos de corte directo/residual utilizando el método de peso inerte y los dispositivos de medición. El sistema basado en un microprocesador presenta un sistema de accionamiento a motor de paso a paso y una pantalla táctil de 7” (178 mm) que permite que el operador controle y monitoree todas las funciones de ensayo. Pie de Rey (Precisión de 0.05 mm) Probeta 100 ml Maso de Goma Agua destilada Tamiz Nº 4 Recipiente de acero inoxidable
Consolidación
La carga normal de consolidación final se puede aplicar en un incremento o en varios intermedios.
- Aplique el primer incremento de carga y, si es necesario, llene el recipiente de la caja de corte con agua de prueba y manténgalo lleno durante la prueba. En ausencia de especificación, el recipiente debe llenarse con agua potable.
- Para cada nivel de esfuerzo intermedio, aplique la carga tan rápido como sea práctico. Mantenga cada nivel de carga hasta que la consolidación primaria esté esencialmente completa según: o La interpretación del tiempo frente a la deformación normal. o La experiencia con el material. o Un valor predeterminado de 24 h.
- Registre la deformación normal al final de cada incremento y la duración del incremento.
- Para el nivel de esfuerzo normal máximo y para el nivel de esfuerzo normal final, aplique la carga normal al espécimen tan rápido como sea práctico e inmediatamente comience a registrar las lecturas de deformación normal contra el tiempo transcurrido.
Calculo
- Calcule lo siguiente para cada lectura durante el cizallamiento: o La tensión de cizallamiento nominal, que actúa sobre la muestra es: 𝑡 = 𝐹𝑠/ 𝐴 Dónde: τ = esfuerzo cortante nominal, lbf/in.^2 [kPa] Fs = fuerza de corte, lbf [kN] A = área de la caja de cizalla, in.^2 [m^2 ] o La tensión normal nominal que actúa sobre la muestra es 𝜎𝑛 = 𝐹𝑛/𝐴 Dónde: σn = tensión normal nominal, lbf/in.2 [kPa] Fn = fuerza normal que actúa sobre la muestra, lbf [kN]. o Tasa de desplazamiento: la tasa de desplazamiento promedio a lo largo de la superficie de corte es: 𝑅𝑑 = 𝑑ℎ /𝑡𝑒 Dónde: Rd = tasa de desplazamiento, pulg. /min [mm/min] dh = desplazamiento lateral relativo, pulg. [mm] te = tiempo transcurrido de la prueba, min. o Porcentaje de desplazamiento lateral relativo: el porcentaje de desplazamiento lateral relativo a lo largo de la superficie de corte es: 𝑃𝑑 = 100 𝑥
Dónde: Pd = porcentaje de desplazamiento lateral relativo, %. D = diámetro de la muestra o dimensión lateral en dirección al cizallamiento, pulg. [mm]. o Calcule la relación de vacío inicial, la densidad seca inicial, el contenido inicial de agua y el grado inicial de saturación en función de la gravedad específica, la masa húmeda inicial, la masa seca final y el volumen inicial de la muestra total. El volumen de la muestra se determina mediante mediciones de las longitudes o el diámetro de la caja de corte y el grosor medido de la muestra. o Calcule la relación de vacío de precizalladura, la densidad seca y el contenido de agua en función de los valores utilizados más la deformación normal medida. *Nota: El ensayo de corte directo se divide en 3 partes debido a la variación de peso añadido al brazo de palanca del equipo. Usualmente se sugiere añadir una masa de 0.5 Kg, luego el doble que correspondería a 1 Kg y por consiguiente y último 2 Kg. Con ello se podrá generar los 3 puntos básicos para generar el circulo de Mohr con un área específica de corte de 36 cm^2 , según las características de la caja de muestra.
7. ENTREGABLES
7.1 CALCULO Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS
- Obtener los parámetros de resistencia al corte de la muestra de suelo.
- Obtener los máximos esfuerzos aplicando diferentes cargas al suelo.
- Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación debido aplicadas en la muestra. 7.1.1 TABLAS Y ENTREGABLES Espécimen INICIO 1 2 3 4 Humedad (%) Densidad Seca (g/cm^3 ) Relación de vacío Saturación (%) Ancho (mm) Altura (mm) FINAL 1 2 3 4 Humedad (%) Densidad Seca (g/cm^3 ) Relación de vacío Saturación (%) Altura (mm) Estrés Normal (kPa) Esfuerzo cortante máximo (kPa) Estrés residual (kPa) Deformación Horizontal (%) Tasa (mm/min) INFORMACIÓN DE PARÁMETROS 1 2 3 4 Límite Líquido Límite Plástico Gravedad Especifica Método de gravedad específica: PARÁMETROS INICIALES 1 2 3 4 Temperatura de prueba (°C) Forma de muestra Altura (mm) Diámetro (mm) Área (cm²) Volumen (cm³) Humedad (%) Densidad Seca (g/cm³) Densidad húmeda (g/cm³) Saturación (%) Relación de vacío Porosidad (%)
Tiempo
transcurrido (hh:mm:ss) Carga (kN) Desplazamiento horizontal (mm) Desplazamiento vertical (mm) Desplazamiento horizontal corregido (mm) Desplazamiento vertical corregido (mm) Deformación axial (%) Esfuerzo cortante (kPa) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 7.2 ESTRUCTURA DEL INFORME El informe será grupal y deberá contener. Obligatoriamente y en el orden indicado los siguientes puntos:
1. Introducción Breve descripción general del tema de la práctica y del contenido del informe. **2. Objetivos de la práctica.
- Ensayos realizados** Descripción de las pruebas realizadas: procedimiento y condiciones de los ensayos, equipos empleados y normas utilizadas. 4. Resultados obtenidos Valores medidos en los ensayos. Cálculos realizados. Tablas de resultados. 5. Evaluación de resultados Comparación con valores esperados o típicos. Cualquier tabla o grafico que se considere necesario. 6. Comentarios y conclusiones Posibles fuentes de error de los ensayos. Cualquier observación o comentario que se considere relevante. 7. Anexos Formato de toma de datos de los ensayos. Formatos de resultados. Archivo Fotográfico. 8. Referencias Bibliográficas. El plazo máximo de entrega del informe es una semana después de la fecha de la práctica. La entrega del documento deberá ser en físico sin folder solamente engrapado.
8. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
LIBROS:
Braja Das, M. (2019) - Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. DOCUMENTOS: Manual de ensayo de materiales – Ministerios de Transportes y Comunicaciones Designation: D3080/D3080M – 11(No vigente), Método de prueba estándar para prueba de corte directo de suelos en condiciones drenadas consolidadas. NTP 339.171, Ensayo de corte directo Consolidado drenado (Norma vigente).
