Resistencia al corte del suelo por ensayo de corte directo

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La prueba de corte directo o prueba de corte de caja se utiliza para determinar la resistencia al corte de los suelos. Más adecuado para suelos no cohesivos.

Resistencia al corte del suelo por ensayo de corte directo

La resistencia al corte del suelo es la resistencia máxima al esfuerzo cortante. La resistencia al corte se expresa como:

donde C’ = cohesión efectiva
= tensión efectiva = ángulo efectivo de resistencia al corte El ensayo de corte directo proporciona el ángulo de cohesión y fricción interna del suelo que es útil en muchos diseños de ingeniería como cimientos, muros de contención, etc. Esta prueba se puede realizar con tres condiciones de drenaje diferentes. es decir, no ligado no drenado, ligado no drenado, ligado drenado. En general, los suelos no cohesivos se someten a pruebas de corte directo en condiciones de drenaje de consolidación.

Equipo necesario para el ensayo de corte directo

El equipo requerido para el ensayo de corte directo realizado es

• sherbox
• contenedor de caja de corte
• Placa base con globo cruzado en la parte superior
• Piedra Porosa (No. 2)
• Placa rejilla lisa (2Nos)
• Placa de rejilla perforada (2Nos)
• Almohadilla de carga con bolas de acero
• escala digital
• Bastidor de carga con yugo de carga
• anillo de prueba
• Reloj comparador (2 piezas)
• peso
• barra de manipulación
• espátula
• Estiba
• dechado

Figura 1: Aparato de prueba de corte directo

Procedimiento de prueba para prueba de corte directo

El procedimiento de prueba para la prueba de corte directo incluye los siguientes pasos:

1. Recolecte especímenes de suelo no perturbados o remodelados. Las muestras deben tomarse con un muestreador y un apisonador. El muestreador y el apisonador no son necesarios si se toman muestras de suelo no cohesivo.
2. Las dimensiones internas del muestreador son 60 mm x 60 mm en vista en planta, que son también las dimensiones internas de la caja de corte. El espesor de la caja es de unos 50 mm y el espesor de la muestra es de 25 mm.
   

   Figura 2: Caja de corte, piedra porosa, placa de rejilla y plataforma de carga

3. Fije las dos mitades de la caja de corte con pasadores de seguridad y coloque la placa inferior hacia abajo.
4. Coloque la piedra porosa en la placa inferior y coloque la placa de rejilla encima. Las placas de rejilla simples se usan para condiciones sin drenaje y las placas de rejilla perforadas se usan para condiciones de drenaje.
5. La caja de corte ahora tiene una placa base, una piedra porosa y una placa de rejilla. Pese la caja en esta etapa y anótelo.
6. Luego coloque la muestra de suelo en la placa de rejilla. Las muestras no perturbadas se transfieren directamente a la caja de corte. Si está utilizando suelo arenoso, extiéndalo en capas y altere cada capa para obtener la densidad que desea.
7. Tenga en cuenta el peso de la caja de corte que contiene la muestra de suelo.
8. Coloque la placa de rejilla superior, la piedra porosa y la plataforma de carga uno encima del otro sobre la muestra de suelo.
   

   Figura 3: Posición de diferentes capas dentro de la caja de corte

9. La caja completa ahora se coloca en el contenedor y se une al marco de carga.
10. El anillo de prueba se coloca en contacto con la mitad superior de la caja de corte.
11. El yugo de carga se asienta sobre una bola de acero en la plataforma de carga de la caja de corte.
12. Se adjuntan dos indicadores de cuadrante al contenedor para medir el desplazamiento de corte y otro al yugo de carga para medir el desplazamiento vertical.
13. Ahora los pasadores de fijación se retiran de la caja de corte y los tornillos espaciadores se colocan en sus respectivas posiciones en la caja.
    

    Figura 4: Aplicación de carga a la muestra

14. La mitad superior de la caja se levanta ligeramente con los tornillos espaciadores. El espaciamiento se determina de acuerdo con el tamaño máximo de partícula.
15. Normalmente se aplica una tensión normal de 25 kN/m.²También aplicamos una carga cortante a una velocidad de deformación constante.
16. La caja ahora comenzará a responder a la carga aplicada, anotando las lecturas del indicador de anillo y del indicador de cuadrante cada 30 segundos.
17. Si el anillo de prueba alcanza su máximo y cae repentinamente, significa que la muestra ha fallado. Anote el valor máximo que no es más que el esfuerzo de rotura.
18. Para algunos suelos, el punto de ruptura se obtiene al 20% de la deformación por corte.
19. Finalmente, retire la caja y mida el contenido de humedad de la muestra.
20. Repita el mismo procedimiento para diferentes tensiones normales de 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400 kN/m.²

Observación y cálculo del ensayo de corte directo

Los cálculos se realizan utilizando las observaciones obtenidas de las pruebas de la siguiente manera:

• tamaño de la caja =
• Area de la caja =
• Espesor de la muestra =
• Masa del espécimen =
• volumen de muestra =
• densidad aparente del suelo =
• densidad seca del suelo =
• porosidad =
• Masa de la caja + placa de fondo + piedra porosa + placa de rejilla =
• Masa de la caja + placa inferior + piedra porosa + placa de rejilla + muestra de suelo =

Calcule el esfuerzo cortante utilizando las observaciones de la siguiente tabla.

Luego determine el esfuerzo cortante en la falla para diferentes valores de esfuerzo normal.

Aquí, trace un gráfico entre el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante, con el esfuerzo normal en el eje horizontal y el esfuerzo cortante en la rotura en el eje vertical. El gráfico se verá como el siguiente.

Figura 5: Gráfico trazado entre tensión normal y tensión cortante

Intersección de agregación (c’) y ángulo de resistencia a cortante () y la resistencia al corte (s) se puede calcular a partir de la ecuación.

Resultados de la prueba de corte directo

Resistencia al corte de una muestra de suelo dada = ______________ kN/m².