Ensayo de corte directo

3.2. ENSAYO CORTE DIRECTO.
La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirán en terreno producto de la aplicación de una carga. Para conocer una de estas resistencia en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más típico una caja de sección cuadrada o circulardividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una carga horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra (figura 3.3.).

Figura 3.3. Esquema del aparato de corte directo. Fuente: GeotecniaLNV., 1993. El ensayo induce la falla a través de un plano determinado. Sobre este plano de falla actúan dos esfuerzos: - un esfuerzo normal (σn), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv). - un esfuerzo cortante (τ), debido a la aplicación de la carga horizontal. Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el área (A) de la muestra o de la caja de corte y deberíansatisfacer la ecuación de Coulomb: τ = c + σn * Tg ( φ ) Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y la fricción interna del suelo (φ). Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos valores es posible graficar la tensión de corte (τ), en función de la deformación (ε) en el plano de esta tensión de corte. De la gráfica es posible tomarel punto máximo de tensión de corte como la resistencia al corte del suelo. Los valores de τ se llevan a un gráfico en función del esfuerzo normal (σn), obteniendo la recta intrínseca (figura 3.4.), donde τ va como ordenada y σn como abscisa. El ángulo que forma esta recta con el eje horizontal es el ángulo φ y el intercepto con el eje τ, la cohesión c.

Figura 3.4. intrínseca. Fuente: EspinaceR., 1979.

Recta

Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos según exista drenaje y/o consolidación de la muestra, por lo tanto los valores de c y φ dependen esencialmente de la velocidad del ensayo y de la permeabilidad del suelo. Ensayo no consolidado no drenado (UU). Es un ensayo rápido, donde corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carganormal (Pv); el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de presión poros. Generalmente la recta intrínseca en el diagrama de τ contra σ horizontal, donde τ=Cu. No se permite el drenaje de la muestra en todo ensayo. el si de es el

- Ensayo consolidado no drenado (CU). En este ensayo se permite que la muestra drene ó se consolide durante la aplicación de la carga vertical, de modoque en el momento de aplicar el esfuerzo de corte las presiones instersticiales sean nulas, pero no durante la aplicación del esfuerzo cortante. La tensión de corte es rápida para que la presión de poros no pueda disiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelos permeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidación (drenaje) para saber cuando se haproducido por completo. Por lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma en:

τ -

=

ccu + σ * Tg ( φcu ) = ccu + ( σ + µ ) * Tg (φcu)

Ensayo consolidado drenado (CD). La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo el ensayo siendo las presiones instersticiales nulas durante la aplicación del esfuerzo cortante (µ=0), esto implica que: σ=σ’, c=c’, φ=φ’.Por otro lado, según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos de corte se pueden clasificar en dos tipos. - Ensayos de tensión controlada. Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta llegar hasta la estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente, hasta que llega el momento en que las deformaciones no se estabilizan, lo...