Ensayo De Suelos Friccionantes

INFORME Nº 1

ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELOS FRICCIONANTES

1. OBJETIVOS:

• Este método describe y regula el método de ensayo para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca a un plano de cizalladura determinado por la configuración del aparato de cizalladura. Ensayaremos 3 muestras usando diferentes cargas para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.

• Uno de los prinsipales objetivos de este ensayo es hallar el angulo de friccion y la cohesión.

• Como estudiante de la facultad de ingenieria civil con este primer ensayo se espera prinsipalmente adquirir destreza en la manipulació de equipos y herramientas.

2. TERMINOLOGIA:

• Las definiciones y el desarrollo del ensayo en si se encuentran en la norma ASTM: D3080 y MTC:

• Desplazamientos laterales relativos: desplazamiento horizontal de la mitad superior de la caja de corte respecto a al mitad inferior.

• Estado de esfuerzos en condiciones de falla: normalmente se acepta que la falla corresponde al maximo esfuerzo de corte alcanzado.

3. MARCO TEÓRICO

En 1776 coulomb observóque si el empuje que produce un suelo contra un muro de contención produce un ligero movimiento del muro, en este suelo que esta retenido se forma un plano de deslizamiento escencialmente recto. El postulo que la máxima resistencia al corte (г) en el plano de falla esta dada por:

Donde:

σ: Esfuerzo norma total en el plano de falla

Φ: Angulo de friccion del suelo

Г: esfuerzo cortante en el plano de falla

c: cohesion del suelos (para este ensayo c=0)

La ecuació de coulomb es una relación puramente empirica y se basa en la ley de fricción de Amonton para el deslizamiento de 2 superficies planas con la inclusion de un término de cohesion “c” para tener en cuenta la stiction de algunos suelos.

Ley de friccion de Amonton

Modelo de Coulomb

4. Resumen del metodo de ensayo:

Este ensayo consiste en colocar la muestra de suelo en la carja de corte directo luego aplicar una carga predeterminada (piston) para seguidamente conducirlo a la maquina de corte y aplicar el control de esfuerzos para desplazar los marcos uno con respecto del otro, a una velocidad constante de deformación y paralelamente medir las fuerzas de corte y los desplazamientos horizontales.

5. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS:

• APARATO DE CIZALLADURA:

Instrumento diseñado y construido para contener de manera segura la caja de corte y aplicar las fuerzas, medir los desplazamientos y controlar la velocidad de desplazamiento.

• PIEDRAS POROSAS:

Bloques permeables que permiten el drenaje en la muestra a lo largo de los extremos superior e inferiorde la muestra.

• CAJA DE CORTE:

Es circular o cuadrada hecha de acero bronce o aluminio con dispositivos para drenaje superior e inferior.

• ANILLO DE CORTE:

Sirve para medir la fuerza de cizalladura en condiciones de ruptura.

• EQUIPO MICELANEO:

Incluye tamiz #10, bandejas, espatulas, etc.

6. DATOS Y PROCEDIMIENTOS:

• Se prepara la muestra primero descartando las particulas de gran tamaño.

• Luego se procede a tamizar haciendo uso del tamiz # 10.

• Seguidamente se cuartea la muestra de suelo ya tamizada.

• Se selecciona una de las cuatro partes del cuarteo y se vierte esa muestra de suelo en la caja de muestra ya ensamblada.

• Para el ensamblaje de la caja de corte se procedio primero a limpiar la caja y sus partes luego ajustamos los tornillos de sujecion de tal forma que queden 2mm de espaciamiento entre los 2 marcos y tambien para dar estabilidad a la caja luego se coloca dos piedras porosas en la parte inferior de la caja hasta aqui se considera armada la caja luego se procede a introducir la muestra como ya se menciono un item arriba

• Cuando se introduce la muestra en la caja de corte se debe tener mucho cuidado para no producir vibraciones que puedan compactar la muestra.

• Una ves colocada toda la muestra se coloca una piedra porosa como tapa y encima el piston que pesa:

Wp=483.5 gr

• Luego se traslada todo el conjunto hacia el aparato de corte para aplicarle las fuerzas verticales y asi poder medir las fuerzas horizontales y los desplazamientos.

• Se repitio el proceso 3 veces con las siguientes cargas verticales:

Fv=20 kg Fv=40 kg Fv=60 kg

• Despues de los ensayos se procedio a tomar las dimensiones de la caja de corte:

Diametro: D=2.5 pulg=6.35 cm

Altura: H=2 cm

• En el siguiente cuadro se muestran los datos tomados:

d:desplazamiento

Fv:fuerza vertical

Fh:fuerza horizontal

Fv1=20kgf Fv2=40kgf Fv3=60kgf Fv3=80kgf

d Fh1 Fh2 Fh3 Fh4

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

620

640

7. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

• Como primer paso calculamos el area de la seccion de la caja de corte:

D= 6.35 cm

• Pero en nuestro caso el area es cambiante debido a que la fuerza horizontal hace que el marco superior se desplazace haciendo que la muestar se deforme y a la vez cerrando el area de contacto en la zona de corte de la muestra de suelo.

• Para este problema al que nos afrontamos usaremos la siguiente deduccion:

Donde:

D: diametro de la seccion de la caja de corte

d:

...