Caracterización Mecánica

Ensayo de corte directo

En este ensayo se busca determinar experimentalmente la resistencia que tiene un suelo a resistir un esfuerzo cortante en aumento, mientras este se encuentra sometido a un esfuerzo normal.

Para llevar a cabo este ensayo, se procede inicialmente a extraer la muestra inalterada del tubo Shelby, la cual conservaba la misma humedad del suelo del cual se había extraído. Una vez extraída y analizada la muestra, se observó que era una muestra con una densidad bastante baja y que además tenía altos contenidos de ceniza volcánica, por lo que se decidió realizar el ensayo de corte directo.

Para empezar con el ensayo, se procedió a medir y a pesar los anillos en los cuales se iba a introducir la muestra. Una vez pesado y medido el anillo, se introdujo la muestra de modo que quedara al mismo nivel de la superficie del anillo, se pulía si era necesario con una espátula. Teniendo ya la muestra dentro del anillo, esta se introduce en el dispositivo de corte directo y se le aplica una carga normal conocida, donde esta debe de ser mayor a la fuerza que el terreno le aplica antes de tomar la muestra, luego de los cálculos se obtuvo que se comenzaría con una carga de 4.4 kg lo que equivale a un esfuerzo normal de 13.85 kPa. Luego se le aplicó una fuerza horizontal, la cual estaba dada por una velocidad constante de 2 mm/min e iba incrementando. Una vez iniciado el ensayo, se tomaron datos cada tiempo determinado, como se puede ver en las tablas mas abajo, se tomaron las medidas hasta que la muestra falló debido al esfuerzo cortante, lo cual se lograba concluir cuando la lectura del equipo no cambiaba. Y así se repitió otras dos veces, pero incrementando la carga inicial de 4.4 kg a 8.4 kg y a 16.4 kg.








Este ensayo se repitió 3 veces usando diferentes cargas verticales pero siempre la misma velocidad horizontal. Los resultados obtenidos fueron los siguientes.


Muestra 1:

Carga: 4.4 kg
Esfuerzo: 13.85 kPa








Muestra 2:

Carga: 8.4 kg
Esfuerzo: 26.44 kPa





Muestra 3:

Carga: 16.4 kg
Esfuerzo: 51.62 kPa







Según los resultados se puede concluir que cada vez que se incrementa el esfuerzo normal, se va incrementando el esfuerzo máximo de corte, esto podría verse que a mayor fuerza de compresión, el material va a permanecer junto por mayor tiempo y resistir cortantes mayores ya que sus partículas se comprimen más a mayor esfuerzo normal, lo que hace que el suelo se vuelva más resistente al cortante.
Es necesario mencionar que los estados de esfuerzos que se presentan anteriormente, siguen la convención de la teoría clásica de mecánica de materiales. Lo anterior, se hace por cuestiones de facilidad. Sin embargo, es claro que dada la convención de signos que se utiliza en geotecnia (compresión es positivo) las flechas que salen del cuadrado significa que están en compresión y el cortante que forma par en el plano superior hacia la derecha es positivo.


Tras graficar las tres coordenadas de falla (σ,τ) con los valores máximos del esfuerzo cortante, y su respectivo esfuerzo normal, se obtiene la ecuación de la envolvente de Mohr Coulomb y los valores de la cohesión (C) y el ángulo de fricción (Φ):



τ = 0.5634(σ) + 18.791
c= 18.791
Φ= 29.397°