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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
EVALUACION INFORME DE LABORATORIO N°
TÍTULO DEL INFORME: ENSAYO DE CORTE DIRECTO
INTEGRANTES: LUISA FERNANDA BUITRAGO MOZO
ANGELA MAYERLY RAMIREZ MORENO
LAURA LIZETH CAMARGO OCHOA
MIGUEL DAVID SANTOS SILVA
DANIEL ERIVEN BOHÓRQUEZ BARÓN
ITEM NOTA OBSERVACIONES
INTRODUCCION Y
ABSTRACT (5%)
OBJETIVOS (5%)
MARCO TEORICO (10%)
PORCEDIMIENTO
REALIZADO (10%)
DATOS Y CALCULOS (15%)
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Y CUESTIONARIOS (25%)
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES(25%)
BIBLIOGRAFIA(5%)
NOTA FINAL
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ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO N°
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
LUISA FERNANDA BUITRAGO MOZO
ANGELA MAYERLY RAMÍREZ MORENO
LAURA LIZETH CAMARGO OCHOA
MIGUEL DAVID SANTOS SILVA
DANIEL ERIVEN BOHÓRQUEZ BARÓN
COD: 201813399
COD: 201812247
COD: 201812086
COD: 201711865
COD: 201724126
GRUPO 1
Presentado a: Ingeniera Lesly Nathalie López Valiente
En el área de Geotecnia Aplicada I
Monitora: Evelyn Cáceres
Fecha de realización del ensayo:21/08/202 1
Fecha de entrega del informe: 26/08/
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GEOTECNIA APLICADA I
TUNJA
CONTENIDO
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ABSTRACT
This laboratory practice was carried out in a virtual way with the theoretical
foundation and with the audio-visual support. the practice about direct cut was
carried out of an unaltered clay soil sample however this practice is also valid to silts
or sands samples. This samples, are taken of the work field and carried to the
laboratory. After, the samples are prepared to be subjected to direct cut whit an
electronic equipment. this experience search for to classify the samples by the cut
resistance and their internal friction angle of every sample.
The parameters to classify this samples, are on the rule: INVE 154
Keywords: direct cut, unaltered sample, cut resistance, internal friction angle.
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INTRODUCCIÓN
El estudio geotécnico del suelo permite reconocer características para el desarrollo
de proyectos ingenieriles, como la construcción de taludes, represas, entre otros; el
correcto análisis de estos factores determina el éxito en la realización de estos.
las propiedades que se pueden determinar mediante el ensayo de corte directo, es
el Angulo de fricción interna y la cohesión del suelo estudiado, que son propiedades
geo mecánicas indispensables para la ejecución de cualquier proyecto.
El procedimiento está ilustrado en la norma INVE - 154 COMO “ENSAYO DE
CORTE DIRECTO (CD)”, El cual inicia con el tallado y perfilamiento de una muestra
inalterada o alterada, que es depositada en un soporte compuesto de dos piezas,
de tal manera que la muestra es totalmente confinada en el soporte para ser
sometida a fuerza axial y de cizallamiento. estas fuerzas son ejecutadas por un
equipo electrónico el cual por norma se indica ejecutar el ensayo a una velocidad
entre los 5 mm /min y 0.0005 mm /min, con desplazamiento de 10 mm del corte y
con un tiempo de duración entre 2 min y 14 días.
Con este ensayo se busca simular las deformaciones y/o fatiga a la que será
sometido un suelo a causa de la aplicación de la carga de una estructura y/o obra
de ingeniería civil.
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2. MARCO TEÓRICO
El ensayo de corte directo nos permite determinar las propiedades geomecánicas
de una muestra de suelo sometiendo dicha muestra a fatigas y/o deformaciones que
simulen las condiciones reales que existirán en campo producto de la aplicación de
una carga, de esta manera se evalúa las características de resistencia al corte
determinando así parámetros como el Angulo de fricción interna y cohesión.
En este ensayo tomamos una muestra de suelo que puede ser tanto inalterada
como alterada la muestra es sometida a una condición de carga normal e inducido
a una condición de compresión de cizallamiento generando una falla directa e
induciendo una superficie de falla de cizallamiento.
El Angulo de fricción interna este puede ser el parámetro mas importante obtenido
durando el ensayo de corte directo, lo cual permite evaluar sus capacidades
portantes tanto ultima como admisible, esta es una propiedad de los materiales
granulares.
La cohesión se puede definir como la atracción entre las moléculas que componen
el suelo, originadas por las fuerzas internas del material, así como también por las
películas de agua, es por esto que la fuerza de cohesión está directamente
relacionada con el contenido de humedad, aunque si la cantidad de agua presente
en el suelo es demasiado alta el suelo perderá su plasticidad pasando a un estado
líquido.
Generalmente el ensayo de corte directo suele utilizarse principalmente en las
siguientes condiciones:
- Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es
prácticamente independiente del tiempo
- Resistencia al corte drenado para suelos cohesivos, en que el
desplazamiento debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el
ensayo.
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- Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las
que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.
- Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en
que el corte es aplicado en forma rápida.
A su vez este ensayo de puede clasificar en los siguientes tipos:
- 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 desarrollará exceso
de presión de poros. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial no
consolidado – drenado.
- Ensayo consolidado – no drenado
Se aplica la fuerza normal, se observa el movimiento vertical del
deformímetro 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.
- Ensayo consolidado – drenado
La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicación del corte hasta que se
haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza
cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones
de poros en la muestra. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial
consolidado – drenado.
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4. EJEMPLOS DE CÁLCULO
1.1. Fuerza Cortante
− 8
2
− 8
2
1.2. ɛh
𝜀ℎ = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝐷𝐸𝐹𝐻
1.3. ɛv
1.4. Área corregida
Después de graficar el área de la intersección vs deformación, se reemplaza en
la ecuación de la recta:
Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = − 5. 7224 𝑐𝑚 ∗ ( 0. 0254 𝑐𝑚) + 25. 742 𝑐𝑚
2
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Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 25. 597 𝑐𝑚
2
1.5. Intercepto de cohesión y ángulo de fricción interna
𝑐 = 𝐴 → 𝑇é𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑐 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝜏 𝑣𝑠 𝜎𝑛
∅ = tan
− 1
∅ = tan
− 1
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Tabla N°3: Resultados probeta 3
CARGA NORMAL
(Kg)
15 PROBETA 3
DEFH DEFV (cm)
CARGA
HORIZONTAL
(Kg)
FUERZA
CORTANTE
ɛh ɛv
ÁREA
CORREGIDA
σn τ
0 0 0.0000 Kg cm cm cm2 (Kg/cm2) (Kg/cm2)
0.0254 0 4.0000 0.01240 5.670 3.485 25.32744352 0.59224 4.896E- 04
0.0508 0.001016 8.1000 0.02511 5.644 3.484 25.18288704 0.59564 9.973E- 04
0.0762 0.002667 11.7000 0.03628 5.619 3.482 25.03833056 0.59908 1.449E- 03
0.1016 0.0040386 13.9000 0.04310 5.593 3.481 24.89377408 0.60256 1.731E- 03
0.127 0.005207 15.8000 0.04899 5.568 3.480 24.7492176 0.60608 1.980E- 03
0.1524 0.0089154 16.1000 0.04993 5.543 3.476 24.60466112 0.60964 2.029E- 03
0.1778 0.0101346 17.7000 0.05489 5.517 3.475 24.46010464 0.61324 2.244E- 03
0.2032 0.0125222 19.4000 0.06016 5.492 3.472 24.31554816 0.61689 2.474E- 03
0.254 0.0156718 22.2000 0.06885 5.441 3.469 24.0264352 0.62431 2.866E- 03
0.3048 0.0173228 22.9000 0.07102 5.390 3.468 23.73732224 0.63192 2.992E- 03
Fuente: Elaboración propia
Gráfica N°1: Área vs deformación probeta 1
Fuente: Elaboración propia
Gráfica N°3: Área vs deformación probeta 3
y = - 5,7224x + 25,
R² = 1
23,
24
24,
25
25,
26
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,
Área (cm2)
Deformación (cm)
Área vs deformación
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Fuente: Elaboración propia
Gráfica N°3: Área vs deformación probeta 3
Fuente: Elaboración propia
Gráfica N°4: τ(máx) vs σn(máx)
y = - 5,7773x + 26,
R² = 1
24,
24,
24,
25
25,
25,
25,
25,
26
26,
26,
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,
Área (cm2)
Deformación (cm)
Área vs deformación
y = - 5,6912x + 25,
R² = 1
23,
24
24,
25
25,
26
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,
Área (cm2)
Deformación (cm)
Área vs deformación
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6. CUESTIONARIO
- Realice una breve descripción de cómo se realizaría este ensayo en
rocas y en que cambia el fundamento teórico, si es el caso.
El ensayo de corte directo en rocas tiene como finalidad encontrar el ángulo
de fricción residual en testigos de rocas que han sido previamente
fracturados, este ensayo se puede aplicar en rocas duras o blandas y en
testigos de rocas que contengan planos de falla o discontinuidades naturales
o artificiales.
Es necesario conocer la diferencia entre el ángulo de fricción interna y ángulo
de fricción residual. El ángulo de fricción interna actúa mientras la roca no ha
fallado y el ángulo de fricción residual actúa cuando se ha producido la falla.
El procedimiento que se lleva a cabo para este ensayo es: Primero se debe
extraer una muestra significativa teniendo en cuenta la dirección posible del
deslizamiento, luego se realiza el tallado de la muestra, se registra el
diámetro o las dimensiones de la zona escogida para calcular el área de
deslizamiento y se prepara una mezcla de hormigón en proporción
volumétrica de 1:1 de cemento y arena, con agua suficiente para asegurarse
su fluidez y en lo posible como acelerante para el fraguado utilizar agua
caliente, después se prepara el molde, en el que se engrasa en todas las
partes que estarán en contacto con el hormigón y ensamblado firmemente
para prevenir el derrame de la mezcla, se hacen las conexiones hidráulicas,
se coloca la muestra (encapsulada en la mezcla) en la parte inferior de la
caja y se coloca la parte superior de la caja sobre ella. Se empezará el ensayo
aplicando una carga normal pequeña para mantener la posición. Se fija el
medidor de desplazamientos en la parte superior para lograr registrar los
movimientos horizontales. Luego se aplica la carga normal requerida con la
bomba manual, se registra y se mantiene constante, luego se aplica la carga
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cortante gradualmente y se registran los desplazamientos horizontales y las
cargas cortantes respectivas. Al llegar al máximo valor de fuerza cortante se
registra este valor y su desplazamiento. Posteriormente se sigue aplicando
carga cortante hasta que ésta se mantiene constante, entonces se halla el
valor de esfuerzo cortante residual. Se repite este proceso incrementando la
carga normal con una razón constante, se vuelve a colocar la muestra en su
posición inicial, teniendo cuidado que el detrito producido por el corte no se
pierda del plano de ensayo, finalmente se obtiene en cada ensayo los valores
correspondientes al esfuerzo cortante máximo y residual.
Figura 1. Equipo para ensayo de corte directo en rocas (Tomado de: https://jlz-logistica.com/web/product/equipo-
ensayo-corte-directo-rocas/)
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Si se observa que el valor de la cohesión tiende a cero y según el anexo 5, este
comportamiento pertenece a una arena, lo que quiere decir que probablemente la
muestra si se puede clasificar como arena, como se afirmaba en los párrafos
anteriores.
El valor del ángulo de fricción interno es mínimo lo que indica junto con el valor de
la cohesión que la arena es de baja densidad, ello quiere decir que sus partículas
están sueltas por eso son tan bajos estos valores.
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8. CONCLUSIONES
- Es probable que la muestra del ensayo de corte directo se clasifique como
una arena poco densa, es decir, que tiene sus partículas sueltas, debido a las
comparaciones de las graficas 4 y 5 con los anexos disponibles,
- Debido a que probablemente es una arena y sus partículas son sueltas, el
coeficiente de cohesión es muy pequeño junto con el ángulo de rozamiento que es
0.001799 dado en radianes.
- La deformación de la muestra aumenta cuando el área se hace mas pequeña,
es decir, como las áreas de las probetas varían, y las cargas también, provoco que
existiera una pequeña diferencia entre las pendientes de las gráficas de área vs
deformación, teniendo en cuenta que las diferencias de áreas son mínimas la grafica
que posee la mayor pendiente es la que tiene mayores cargas.
- Cada vez que aumenta la carga normal, aumenta la deformación en la
probeta, generando que también crezca la fuerza cortante, el esfuerzo normal y el
esfuerzo cortante.
- La envolvente de falla tiene un punto por encima que representa un estado
imposible, ello refiere que se ha sobrepasado la combinación máxima (σ’,) del
criterio de rotura, y por tanto no es compatible con la resistencia del suelo.
