Informe De Taludes N°3 - Ensayo De Corte Directo.docx

INFORME DE TALUDES N°3 – ENSAYO DE CORTE DIRECTO

INTEGRANTES JORGE LEONARDO MALDONADO FERNANDEZ LEONARDO MACHUCA ROJAS WILMER EFREN BENITEZ MARTINEZ JULIAN ALFONSO MORENO KAREN DAYANA FLOREZ LORENA CAMARGO

PRESENTADO A ING. JUAN RICARDO PEREZ CUERVO

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS SECCIONAL TUNJA 2018-2

1. DESCRIPCIÓN ENSAYO DE CORTE DIRECTO Y ANGULO DE FRICCIÓN

En este informe se presentan los ensayos de Corte Directo y Ángulo de Fricción aplicados sobre una muestra de arcilla blanda de color blanquizca. El ensayo de Corte Directo permite obtener los parámetros de resistencia de un suelo. El ensayo induce una falla en el suelo en un plano determinado, sobre el que actúa una fuerza normal FV constante. Este ensayo consiste en aplicar una tasa de desplazamiento horizontal δH, medir la fuerza horizontal FH y el desplazamiento vertical δV inducido, como muestra la figura 1.

Figura 1: Representación de ensayo de Corte Directo.

El ensayo se aplica sobre una muestra de suelo introducida a la máquina de ensayo mediante capas. Con los resultados obtenidos es posible construir los gráficos esfuerzo de corte vs deformación horizontal, y deformación vertical vs deformación horizontal. A partir de estos gráficos es posible obtener la resistencia última (y peak en el caso dilatante) con las cuales mediante una regresión lineal (o curva) se obtiene la curva característica del suelo.

2. MEMORIA DE CÁLCULOS ENSAYO DE CORTE DIRECTO 2.1-Esfuerzo de Corte y Tensión Vertical: 𝐹𝐻 𝐴𝑒𝑓𝑒𝑐 𝐹𝑉 𝜎𝑉 = 𝐴𝑒𝑓𝑒𝑐 𝜏=

𝜏: Esfuerzo de corte [kgf/cm2].

𝜎𝑉 : Esfuerzo vertical [kgf/cm2]. 𝐹𝑉 : Fuerza horizontal [kgf]. 𝐹𝐻 : Fuerza vertical [kgf]. 𝐴𝑒𝑓𝑒𝑐 : Área efectiva de contacto [cm2]. 2.2-Deformación vertical unitaria 𝜀 [−]: 𝜀=

𝛿𝑣 𝐻0

δV: Deformación vertical de la probeta [m]. Ho: Altura inicial de la probeta [m]. 2.3-Área corregida 𝐴 [𝑚2 ]: 𝐴=

𝐴0 1−𝜀

A0 : Area transversal inicial de la probeta [m2 ]. ε: Deformacion vertical unitaria [−]. 2.4-Envolvente de falla: 𝜎 = 𝜏 ∙ tan(𝜑) + 𝑐 c: cohesión del suelo [kgf/cm2]. φ: Ángulo de fricción [°].

3. RESULTADOS ENSAYO DE CORTE DIRECTO -Se realizaron 3 ensayos de Corte Directo a diferentes tensiones normales, las cuales se presentan en la tabla 1.

Ensayo 1 2 3

Tensión normal [kg/cm2] 1 2 4

Tabla 1: Tensiones normales. A continuación se presentan los resultados obtenidos para el ensayo 1:

Carga (Kg)

Lectura del deformímetro horizontal (mm)

Lectura del deformímetro vertical(mm)

0,00 5,70 12,30 20,10 25,70 29,31 30,88 31,63 30,67 28,74 26,90 20,76 17,80

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 120,00 140,00

0,0000 -0,5000 -0,5000 -1,0000 -2,0000 -2,0000 1,5000 9,0000 15,0000 25,0000 34,0000 50,0000 64,0000

Deformación Deformación vertical horizontal (%) (%)

0,00% 11,40% 24,60% 40,20% 51,40% 58,62% 61,76% 63,26% 61,34% 57,48% 53,80% 41,52% 35,60%

0,00% -2,27% -2,27% -4,55% -9,09% -9,09% 6,82% 40,91% 68,18% 113,64% 154,55% 227,27% 290,91%

Area corregida (cm2)

Esfuerzo normal (Kg/cm2)

Esfuerzo cortante (Kg/cm2)

Relación t/s

19,63 16,79 13,55 9,86 7,38 5,87 5,24 4,95 5,32 6,10 6,87 9,56 10,93

0,764 0,893 1,107 1,521 2,034 2,556 2,861 3,031 2,817 2,459 2,185 1,569 1,373

0,0000 0,5956 1,4763 3,0418 5,4233 8,5194 11,4457 14,1430 15,0238 14,7516 14,5659 12,5504 12,8127

0,0000 0,6667 1,3333 2,0000 2,6667 3,3333 4,0000 4,6667 5,3333 6,0000 6,6667 8,0000 9,3333

Esfuerzo normal (Kg/cm2)

Esfuerzo cortante (Kg/cm2)

Relación t/s

0,764 0,794 0,962 1,161 1,500 2,022 2,683 2,844 2,342 1,557 1,373 1,216 1,134

0,0000 0,5295 1,2822 2,3220 3,9999 6,7399 10,7312 13,2736 12,4889 9,3417 9,1519 9,7285 10,5795

0,0000 0,6667 1,3333 2,0000 2,6667 3,3333 4,0000 4,6667 5,3333 6,0000 6,6667 8,0000 9,3333

Tabla 2: Resultados ensayo 1.

En la tabla 3 se presentan los resultados obtenidos en el ensayo 2.

Carga (Kg)

Lectura del deformímetro horizontal (mm)

0,00 1,50 8,11 13,60 19,80 25,60 30,00 30,80 28,00 20,60 17,80 14,82 12,95

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 120,00 140,00

Tabla 3: Resultados ensayo 2.

Lectura del deformímetro vertical(mm)

0,0000 -2,0000 -4,0000 -4,0000 -3,2000 -2,5000 -15,0000 0,2000 5,0000 9,0000 14,0000 22,0000 29,0000

Area Deformación Deformación vertical corregida horizontal (%) (%) (cm2)

0,00% 3,00% 16,22% 27,20% 39,60% 51,20% 60,00% 61,60% 56,00% 41,20% 35,60% 29,64% 25,90%

0,00% -9,09% -18,18% -18,18% -14,55% -11,36% -68,18% 0,91% 22,73% 40,91% 63,64% 100,00% 131,82%

19,63 18,89 15,60 12,92 10,00 7,42 5,59 5,27 6,41 9,63 10,93 12,33 13,23

Finalmente en la tabla 4 se presentan los resultados del ensayo 3.

Carga (Kg)

Lectura del deformímetro horizontal (mm)

Lectura del deformímetro vertical(mm)

0,00 0,33 0,85 1,37 1,85 2,35 2,84 3,36 3,88 4,39 4,90 5,40 5,90

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 120,00 140,00

0,0000 -0,5000 -0,5000 -1,0000 -2,0000 -2,0000 1,5000 9,0000 15,0000 25,0000 34,0000 50,0000 64,0000

Area Deformación Deformación vertical corregida horizontal (%) (%) (cm2)

0,00% 0,66% 1,70% 2,73% 3,70% 4,71% 5,67% 6,71% 7,75% 8,79% 9,79% 10,80% 11,80%

0,00% -2,27% -2,27% -4,55% -9,09% -9,09% 6,82% 40,91% 68,18% 113,64% 154,55% 227,27% 290,91%

Esfuerzo normal (Kg/cm2)

Esfuerzo cortante (Kg/cm2)

Relación t/s

0,764 0,770 0,781 0,791 0,802 0,813 0,823 0,835 0,847 0,860 0,873 0,885 0,899

0,0000 0,5136 1,0411 1,5830 2,1379 2,7087 3,2936 3,8980 4,5200 5,1603 5,8170 7,0832 8,3872

0,0000 0,6667 1,3333 2,0000 2,6667 3,3333 4,0000 4,6667 5,3333 6,0000 6,6667 8,0000 9,3333

19,63 19,47 19,21 18,95 18,71 18,46 18,22 17,96 17,70 17,44 17,19 16,94 16,69

Tabla 4: Resultados ensayo 3.

-De los resultados obtenidos en las tablas 2,3 y 4 se obtienen los siguientes gráficos

Grafica 1; Esfuerzo de corte vs deformación horizontal

Esfuerzo de corte (kg/cm2)

3.5

3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0%

5%

10% 15% Deformación horizontal (%)

Ensayo 1

Ensayo 2

Ensayo 3

20%

25%

Grafica 2; Desplazamiento vertical vs Desplazamiento horizontal 0.8% 0.7%

Deformación vertical (%)

0.6% 0.5% 0.4% 0.3% 0.2% 0.1% 0.0% 0%

5%

10% 15% Deformación horizontal (%)

Ensayo 1

Ensayo 2

20%

25%

Ensayo 3

Graficando los resultados y aplicando una regresión lineal (a las resistencias ultimas) es posible obtener la envolvente de falla de la muestra. Grafica 3; Esfuerzo de corte vs Esfuerzo normal y = 1.0945x + 0.0969 y = 1.0988x + 0.0927 R² = 0.982 R² = 0.9809

3.50

Esfuerzo cotante (kg/cm2)

3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00

0.50

1.00

1.50 2.00 Esfuerzo normal (kg/cm2)

Ensayo 1

2.50

Ensayo 2

De esta manera los parámetros de resistencia de la muestra de suelo son: Parámetros de resistencia c 0.0958 [kgf/cm2] φ 33.88 [grados]

3.00

Tabla 6: Parámetros de resistencia. 4. ANEXOS ENSAYO CORTE DIRECTO Imagen 1. Montaje de caja de corte y muestra.

Fuente: Autores

Imagen 2. peso de muestras.

Fuente: Autores Imagen 2. Montaje de caja de corte

Fuente: Autores

Imagen 3. Toma de datos.

Fuente: Autores Imagen 3. Tabla de toma de datos y resultados.

Fuente: Autores

CONCLUSIONES.  

Según las propiedades del suelo tipo arcillas se esperaba un factor de friccion alta por la cantidad de finos presentes en la muestra. El estudio de ensayo de corte directo es de suma importancia en este caso para la estabilizacion de taludes debido a que es uno de los factores principales a tener encuenta para el diseño del talud y poder determinar el factor se seguridad mas adecuado.

INFOGRAFIA:   

https://es.slideshare.net/DerlysGuere/laboratorio-cortedirecto https://www.academia.edu/4801757/ENSAYO_DE_CORTE_DIRECTO ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Norm as_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-154-07.pdf

BIBLIOGRAFIA -Ulloa, A.,& Salazar, A. (28 de 04 2014). Universidad de chile. Ensayo de corte directo y angulo de fricción. -