Ensayo de Corte Directo: resistencia al corte, cohesion y friccion

¿Que es el Ensayo de Corte Directo?

El ensayo de corte directo es un método utilizado para determinar las propiedades de un material bajo el efecto de cargas combinadas, como la cohesión y el ángulo de fricción interna, para así conocer los esfuerzos de fallas del mismo.

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¿Que es la Resistencia al Corte de Suelos?

La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelos, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existieran en el terreno producto de la aplicación de una carga, por lo que esta resistencia puede ser definida como el punto de quiebre al que llega el material (suelo) al estar sometido a una carga que supera su carga portante.

Para realizar este tipo de ensayos en un laboratorio, generalmente se utiliza un aparato de corte directo, generalmente una cada de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos partes exactamente iguales. Dentro de esta ira contenida la muestra se suelo con piedras de contextura porosa en ambos lados. Una vez todo posicionado, se aplica una carga vertical, la cual representa el esfuerzo normal, y luego una carga horizontal o esfuerzo cortante, que crea un desplazamiento de la mitad de la caja, representando así la falla inducida a través del plano.

La Cohesion y el angulo de Friccion en Suelos

La cohesion y el angulo de friccion son parte importante de la clasificación mecánica de los suelos, por lo que son considerados como factores determinantes de su resistencia.

Es de conocimiento general que el suelo puede presentarse de distintas maneras en la naturaleza, por lo que es necesario determinar el tipo de suelo a estudiar, dado que, si se está en presencia de un material granuloso, el ángulo de reposo estará determinado por la friccion, la cohesion y la forma de las partículas, pero en un material sin cohesion y donde las partículas son muy pequeñas en relación al tamaño del conjunto, el ángulo de reposo coincidirá con el ángulo de rozamiento interno o angulo de friccion del suelo. Esto es de fundamental importancia al momento de determinar la estabilidad de taludes, la resistencia de una cimentación o simplemente para el cálculo del empuje de tierras.

¿Que es la Cohesion del Suelo?

Se entiende por cohesion del suelo a la atracción entre partículas, originada por las fuerzas moleculares y las películas de agua. Por ende, la cohesion de un suelo podrá presentar variaciones si su contenido de humedad llegara a modificarse. En suelos, es posible observar dos tipos de cohesiones: La cohesion verdadera, la cual se cree es causada por la atracción molecular entre las partículas, y la cohesion aparente, la cual ocurre debido a la tensión superficial del agua. Esta se medirá en kg/cm2.

¿Que es Angulo de Friccion Interna de Suelos?

Los materiales terrestres que no están consolidados y no cementados generalmente son llamados suelo, por ingenieros y geólogos, y pueden ser llamados sedimentos por geólogos. Sobre este material llamado suelo, existen distintas características mecánicas como por ejemplo el angulo de friccion interna, el cual es una propiedad física que poseen los materiales terrestres o la pendiente de una representación lineal de la resistencia al corte de los materiales terrestres.

Por lo que se entiende al angulo de friccion interna como uno de los parámetros más importantes en la evaluación de la resistencia al corte, definiéndose como la representación matemática del coeficiente de rozamiento que describe la resistencia al corte por fricción de los suelos junto con el esfuerzo efectivo normal, el cual va a depender del tamaño de los granos, la forma de estos, su distribución y su densidad.

¿Que son los Suelos no Cohesivos o Suelos Friccionantes?

Los suelos no cohesivos son suelos minerales que exhiben características granulares en las que los granos permanecen separados entre sí y no forman terrones ni se mantienen unidos en agregados de partículas. Los suelos no cohesivos también pueden denominarse suelos sin cohesión, suelos granulares o friccionantes.

Tienden a transmitir agua fácilmente (conductividad o permeabilidad hidráulica relativamente alta) y exhiben una resistencia al corte que tiene solo un componente de fricción con intercepción de cohesión cero. En el sistema de clasificación de suelos utilizado por los científicos del suelo, los suelos no cohesivos incluyen arena, arena franca y posiblemente franco arenoso si las partículas del tamaño del limo no son plásticas o no pegajosas.

Esfuerzo Cortante y Esfuerzo Normal del Suelo

El estrés presente en un suelo dependerá de la carga por unidad de área.

Cualquier alteración que se realice aumentará principalmente las tensiones sobre el suelo. A medida que aumenta el estrés en el suelo, el suelo puede deformarse debido a esta. Existen dos tipos de esfuerzos o tensiones que pueden actuar en el plano: Tensión o esfuerzo cortante (τ) y tensión esfuerzo normal (σ).

El esfuerzo cortante o tensión cortante es una de las formas de rotura más habitual en suelo, esto ocurre debido a los esfuerzos tangenciales provocados por las cargas de la estructura que son contrarrestados por la resistencia del terreno, y el esfuerzo normal del suelo es la tensión a la cual, con presiones de poro de aire y agua igual a cero, que proporciona la misma resistencia que la combinación de esfuerzo total y presiones de poro y aire bajo consideraciones específicas.

H2 Procedimiento de Ensayo de Corte Directo para determinar las Propiedades Mecanicas del suelo (ASTM D3080-03)

Área de aplicación

Este método de ensayo engloba la determinación de la resistencia de corte drenada existente en un material del suelo de corte directo. Este método parte de la alteración de una muestra mediante una velocidad de deformación controlada en o cerca de un único plano de corte delimitado por la configuración del aparato. Usualmente, se realizan 3 o más pruebas, cada una bajo una carga normal diferente, para definir los efectos de la resistencia al corte del material y el desplazamiento, así como las propiedades de resistencia, como las envolventes de resistencia de Mohr.
Las tensiones y desplazamientos de cizallamiento se separan sin uniformidad dentro del espécimen. La altura adecuada para el cálculo de las deformaciones unitarias cortantes no será factible de establecer, por ende, las relaciones de tensión-deformación unitaria o cualquier cantidad asociada, no podrán ser determinadas por medio de esta prueba.
La concepción de los valores de los sobres de resistencia y la evolución de pautas y principios para analizar y deducir los resultados de los ensayos se determinarán a criterio del actuante/solicitante.
La presencia de tierra, partículas de rocas o ambas podrán repercutir en los resultados de la prueba alterándolos de alguna forma (Sección4).
Las condiciones de prueba, es decir, del campo donde se está realizando el estudio debe ser seleccionado, incluyendo el ambiente normal de tensión y humedad. La velocidad de cizallamiento requerida debe permitir asegurar los requisitos necesarios para el drenaje.
Puede existir casos en los que la diferencia entre las placas deba acrecentarse de forma tal que los distintos tamaños de arena puedan ajustarse al espacio. En la actualidad, la información existente para determinar las medidas puntuales de la distancia entre placas en función al tamaño de la partícula de arena es insuficiente.
La medida estándar será pulgada-libra. Las unidades del Sistema Internacional (SI) deberán aparecer entre paréntesis. Los valores de cada sistema no son comparativamente exactos, por ende, cada sistema debe emplearse de manera independiente.
Cada uno de los valores registrados y establecidos mediante métodos de cálculo deberán ser ajustados a los lineamientos para cifras y redondeo fijados en la Práctica D 6026.
El método usado para detallar la forma de recopilación, calculo o registro de los datos presentes en esta norma no se encuentran relacionados con la precisión a la que estos u otros datos pueden ser aplicados. El alcance de esta norma se encuentra limitada ante la forma de aplicación de la misma.
Esta norma no intenta contemplar todas inquietudes referentes a temas de seguridad, más si existen y se encuentran relacionadas con su uso, por lo que será responsabilidad del usuario el uso de la presente norma y a su vez, la implementación de prácticas seguras en función de las limitantes existentes en los reglamentos para su uso.

Referencias

Normas ASTM

D422 Método para el Análisis de Tamaño de Partículas de Suelos.

D653 Terminología relacionada con el suelo, la roca y los fluidos contenidos.

D698 Método de prueba para las características de compactación de laboratorio del suelo mediante el esfuerzo estándar (12 400 ft-lbf/ft).

D1557 Método de prueba para las características de compactación de laboratorio del suelo mediante el esfuerzo modificado (56 000 ft-lbf/ft).

D1587 Práctica para el muestreo de tubos geotécnicos de paredes delgadas de suelos.

D2216 Método para la determinación de laboratorio del contenido de agua (humedad) del suelo y la roca.

D2435 Método de prueba para las propiedades de consolidación unidimensional de los suelos.

D2487 Método de prueba para la clasificación de suelos con fines de ingeniería.

D2488 Práctica para la Descripción e Identificación de Suelos (Procedimiento Visual-Manual).

D3740 Práctica para los Requisitos Mínimos para las Agencias involucradas en las Pruebas y/o Inspección de Suelo y Roca.

D4220 Prácticas para la preservación y el transporte de muestras de suelo.

D4318 Método de prueba para el límite de líquido, límite de plástico e índice de plasticidad de los suelos.

D4753 Especificaciones para evaluar, seleccionar y especificar saldos y escalas para su uso en pruebas de roca de suelo y materiales de construcción.

D6026 Práctica para el uso de dígitos significativos en datos geotécnicos.

Instrumentos utilizados para la aplicación de ensayos de Corte Directo.

Instrumento de corte directo: A través de este dispositivo se puede posicionar la muestra de forma tal que esta quede sujeta entre dos placas porosas que evitarán la aplicación de algún torque a la muestra. El equipo de corte debe facilitar el medio para suministrar una tensión normal a los lados superficiales de la muestra, para medir el cambio en el espesor de la muestra, para permitir el drenaje de agua a través de los insertos porosos en los límites superior e inferior de la muestra, y para sumergir dicha muestra en agua. El instrumento debe facilitar la inserción de un empuje al espécimen que funcionará como una fuerza cortante aun cuando esta se encuentre sumergida en agua. También debe ser capaz de aplicar una fuerza cortante a la muestra a lo largo de un plano de corte predeterminado (cortante simple) paralelo a las caras de la muestra. Las molduras que permiten la sujeción del espécimen a ensayar deben tener una suficiente rigidez como para impedir su deformación al momento de que sea aplicada la fuerza de corte.
Las diversas partes del dispositivo de corte deben estar hechas de material que no esté sujeto a corrosión por humedad o sustancias dentro del suelo, por ejemplo, acero inoxidable, bronce o aluminio, etc. Cualquier tipo de metal que este fuera de estos mencionados y que puedan que causar acción galvánica, quedan prohibidos.
Caja Cortante: una caja de corte puede ser circular o cuadrada, hecha de acero inoxidable, bronce o aluminio, con provisiones para drenaje por la parte superior e inferior. La caja está separada de forma vertical y horizontal en dos partes de un mismo espesor atornillados. La caja cortante posee tornillos de separación, por medio de los que se puede controlar la diferencia resultante entre las partes superior e inferior de la caja.
Insertos porosos: Permiten el drenaje del espécimen a lo largo de los márgenes superior e inferior. También permiten la transferencia del esfuerzo cortante horizontal desde el inserto a los límites superior e inferior de la muestra. Los insertos porosos consisten en carburo de silicio, óxido de aluminio o metal que no corrosibles por componentes, sustancias o humedades en el suelo. El porcentaje apropiado del inserto dependerá del tipo suelo que se esté estudiando. La permeabilidad de este debe ser considerablemente mayor que la permeabilidad del suelo, más este debe tener una textura fina, lo suficiente como para impedir la entrada excesiva de suelo en los poros del inserto. El diámetro o ancho del inserto o placa porosa superior debe ser de 0,01 a 0,02 pulgadas (0,2 a 0,5 mm) menos que el del interior del anillo. Si el inserto admite transferencia de esfuerzos horizontales al suelo, entonces este debe ser lo suficientemente grueso como para desarrollar un enclavamiento. Pulir con chorro de arena o aplicar herramientas al inserto puede ayudar, pero la superficie del inserto irregular más no lo suficiente como para provocar concentraciones de tensión en el suelo de gran magnitud.

NOTA 2: Los parámetros exactos para determinar la textura y permeabilidad del inserto no han sido establecidos, por ende:

En caso de aplicar ensayos en suelos de condiciones normales:

Los insertos apropiados para probar limos y arcillas deben ser de grado medio con una permeabilidad de aproximadamente:

Los insertos apropiadas para las arenas deben ser de grado grueso con una permeabilidad de aproximadamente

Es importante que la permeabilidad del inserto poroso no se reduzca por la acumulación de partículas de suelo en los poros del inserto; por lo tanto, se requieren controles y limpiezas frecuentes (enjuagando e hirviendo, o mediante limpieza ultrasónica) para garantizar la permeabilidad necesaria.

Cargas (Artefactos)

Instrumentos para suministrar y calibrar la fuerza normal: la fuerza normal se aplica mediante un yugo de carga de palanca que se activa mediante pesos muertos (masas) o mediante un dispositivo de carga neumático. Este debe permitir que la fuerza normal se mantenga dentro del 61% de la fuerza especificada aplicada.
Dispositivo para cortar la muestra: Este debe tener la capacidad de cizallar la muestra con una velocidad continua de desplazamiento, a una desviación por debajo del 65% y debe posibilitar el ajuste de esta velocidad de desplazamiento en un margen de 0,0001 a 0,04 pulgadas / min (que equivale a 0,0025 a 1,0 mm / min). La tasa va a depender de las características de estabilización del suelo. La velocidad se mantendrá con un motor eléctrico y una caja de engranajes y, la fuerza de corte se conseguirá mediante un dispositivo de indicación de carga.
- El peso de la caja de corte superior debe ser menos del 1 por ciento de la fuerza normal aplicada durante el corte: esto probablemente requerirá que la caja de corte superior esté soportada por una contrafuerza, el equipo modificado o la muestra cortada bajo una fuerza normal aplicada mayor.

NOTA 3. El corte del espécimen de prueba a una velocidad que supere la especificada puede originar resultados de corte parcialmente drenados que varíen de la resistencia drenada del material en estudio.

Dispositivo de medición de fuerza de corte: un anillo para ensayos o una celda de carga de 0,5 lbf (2,5 N) de precisión, o el 1 por ciento de la fuerza de corte de falla, lo que sea mayor.
Tazón de caja de corte: está comprendida por una caja metálica que sujeta la caja de cizallamiento y concede una reacción por medio de la cual se restringe a la mitad de la caja de corte, o una base sólida con disposiciones para alinear la mitad de la caja de corte, que puede moverse libremente coincidente con la fuerza cortante aplicada en un plano horizontal.
Sala de alta humedad monitoreada, si es necesario, para preparar muestras, de forma que se reduzca la ganancia o pérdida de contenido de agua durante la preparación de la muestra.
Anillo de corte: por medio de este se recortan muestras de mayor envergadura que las dimensiones internas de la caja de corte con un valor mínimo de perturbación. Es factible el uso de una plantilla exterior para alinear la caja de cizallamiento.
Saldos: un saldo o escala que cumple con los requisitos de la Especificación D 4753 legible (sin estimación) al 0,1% o mejor.
Indicadores de deformación: medidores de cuadrante o transformadores de desplazamiento capaces de medir el cambio en el espesor de la muestra, con una sensibilidad de al menos 0,0001 pulgadas (0,0025 mm) y para medir el desplazamiento horizontal con una sensibilidad de al menos 0,001 pulgadas (0,025 mm).
Instrumento para medir el contenido de agua, como se expresar en el método de prueba D 2216.
Dispositivo para moldear, modelar o compactar muestras, en caso de que este aplica.
Equipo diverso, incluido el cronómetro con una segunda mano, agua destilada o desmineralizada, espátulas, cuchillos, regla, sierras de alambre, etc., usados en la preparación del espécimen.

Acondicionamiento del espécimen para definir el Corte Directo

La muestra utilizada para la preparación de la muestra debe ser lo suficientemente grande como para poder preparar un mínimo de tres muestras similares. Prepare las muestras en un ambiente de temperatura y humedad controladas para minimizar la pérdida o ganancia de humedad.
- Se debe tener sumo cuidado al preparar muestras intactas de suelos sensibles para evitar alteraciones en la estructura natural del suelo. Determine la masa inicial de la muestra húmeda para usar en el cálculo del contenido de agua inicial y el peso unitario de la muestra.

El diámetro mínimo de la muestra para las muestras circulares, o el ancho para las muestras cuadradas, será de 50 mm (2,0 pulg.), O no menos de 10 veces el diámetro máximo del tamaño de partícula, el que sea mayor, y se ajustará a la relación de ancho a espesor especificada en 4.4.

El espesor mínimo inicial de la muestra debe ser de 0,5 pulgadas (12 mm), pero no menos de seis veces el diámetro máximo de partícula.

El diámetro mínimo de la muestra con respecto al grosor o la relación entre el ancho y el grosor será de 2:1.

NOTA 4: Si se encuentran partículas grandes de suelo en el suelo después de la prueba, se debe realizar un análisis del tamaño de partícula de acuerdo con el Método D 422 para confirmar las observaciones visuales, y el resultado se debe proporcionar con el informe de la prueba.

Disposición del espécimen

Muestra o espécimen sin alguna alteración: guie cada uno de los procedimientos para cualquier tipo de prueba inalterada en concordancia con la practica D 1587 u otros procedimientos de muestreo en tubo inalterados. Las muestras no perturbadas deben conservarse y transportarse como se describe para las muestras del Grupo C o D en la Práctica D 4220. Maneje cada muestra con cuidado en función de reducir cualquier posible perturbación, variaciones en la sección transversal o pérdidas de contenido de agua. En caso de que el instrumento de extrusión originase compresión o cualquier tipo de perturbación notable, separe el tubo de ensayo a lo largo o córtelo en tramos de tamaño reducidos que puedan permitir la extracción de la muestra con una perturbación mínima. De ser posible, tome el espécimen una vez seccionado y dispóngalos en un área que permita la reducción o pérdida de humedad.

NOTA 5: En función de lograr este objetivo, se recomienda realizar este ensayo en un área de humedad controlada.

Muestras compactadas: La persona responsable de desarrollar dicho ensayo será quien determine el tipo de método de compactación, la cantidad de agua y el peso unitario. Verifique que la caja de corte se encuentre conectada y bien fijada. En la parte inferior de la caja de corte, ubique un inserto poroso humedecido. Las muestras de estudio pueden ser modeladas de forma manual amasándola o aplanando cada sección hasta que la masa resultante se compacte a un volumen conocido, o ajustando el número de capas, el número de apisonamientos por capa y la fuerza por apisonamiento. Una vez concluido esto, se debe escarificar el área superior de cada caja para luego agregar el material de la capa siguiente. Los límites de la capa compactada se ubicarán de forma tal que estos no coincidan con el plano de corte determinado por las mitades de la caja de corte, a menos que este sea el objetivo propuesto para alguna prueba específica. El pisón utilizado para compactar el material deberá siempre mantener una de las áreas en contacto con el suelo y este debe ser igual o menor a la mitad del área donde estará contenido. Establezca el volumen de suelo húmedo útil para solo una sección compactada y ubíquela en la caja de cizallamiento. Realice la compactación de dicha masa hasta lograr obtener el valor del peso unitario requerido. Repita el proceso con cada una de las capas hasta completar toda la muestra de suelo.

NOTA 6: Es recomendable el uso de una capa ligera de grasa en el interior de la caja de cizallamiento para aminorar la posible fricción que pueda presentarse entre la muestra y la caja al momento de comenzar el proceso de consolidación. Sin embargo, el anillo superior en algunos dispositivos de cizalla requiere fricción para soportar el anillo después de que se hayan abierto las placas de cizallamiento. Puede usarse una ligera capa de grasa aplicada entre las mitades de la caja de corte para reducir la fricción entre las mitades de la caja de corte durante el corte. El uso de TFE-fluorocarbono como revestimiento también es factible.

NOTA 7: Para establecer el espesor del levantamiento compactado se puede medir el espesor de este directamente o las marcas de las varillas de apisonamiento que corresponden al espesor del levantamiento que se está colocando.

NOTA 8: La resolución de humedecer los insertos porosos llenando la caja de corte hasta inundarla antes de aplicar la fuerza normal dependerá del problema a analizar. En el caso de muestras no perturbadas extraídas por debajo del nivel freático, la capa porosa de los insertos regularmente se encuentra humedecida. En el caso de suelos hinchados, el proceso para la consolidación, humectación y cizallamiento serán lo que especifiquen y condicionen los lineamientos del campo. La masa de suelo compactada deberá ser establecida a través de las medidas de masa ubicadas y compactadas en el molde, o la diferencia entre la masa de la caja de corte y la muestra compactada y la masa de tara de la caja de corte.

El resultado de la unión del material de suelo con agua suficiente como para producir el contenido de agua requerido será el material necesario para la muestra. Deje reposar la muestra antes de la compactación de acuerdo con la siguiente guía:

Procedimiento

Muestra intacta: coloque insertos porosos húmedos sobre los extremos expuestos de la muestra en la caja de corte; Coloque la caja de corte que contiene la muestra intacta y los insertos porosos en el recipiente de la caja de corte y coloque la caja de corte.

NOTA 10: Existen algunos instrumentos de corte directo, la mitad correspondiente al área superior de la caja de cizallamiento es sostenida por medio de una varilla con ranuras que coinciden en un receptáculo en la parte superior de la caja de cizallamiento. La mitad inferior de la caja de corte se mantiene en su lugar en los pernos de retención del tazón de la caja de corte. Existen otros instrumentos, donde la mitad correspondiente al área superior de la caja de cizallamiento se enclava a través de una placa de anclaje

Muestra compacta: ubique la caja de corte que comprende la muestra compactada y los insertos porosos en el recipiente de la caja de cizallamiento y asegure la caja de corte.
Conecte y adapte el sistema de carga de fuerza cortante para que no exista ninguna fuerza que se interponga sobre el dispositivo que se utilizará para realizar la medición de la carga.
Coloque y adapte el instrumento para ejecutar la medición de desplazamiento horizontal de forma correcta. Configure el instrumento para que muestre un desplazamiento cero o una lectura inicial.
Ubique un inserto permeable humedecido y cargue la lámina de transferencia en la zona superior de la muestra de suelo a ensayar en la caja de corte directo.
Adapte la carga de fuerza normal una vez posicionado el peso de forma que la barra de carga quede de forma horizontal. En el caso de sistemas de carga con palanca de carga muerta, debe nivelar dicha palanca. Para los sistemas de carga neumáticos, ajuste el yugo hasta que se asiente cómodamente contra el hueco en la placa de transferencia de carga, o coloque un rodamiento de bolas en la placa de transferencia de carga y ajuste el yugo hasta que el contacto esté firme.
- Suministre un peso reducido normal al espécimen. Establezca y verifique cada uno de los elementos del sistema de carga. El inserto poroso superior y la placa de transferencia de carga deben estar alineados de manera que no se inhiba el movimiento de la placa de transferencia de carga hacia la caja de corte. Lleve el control en el sistema tanto de la carga vertical aplicada como de la carga horizontal.

NOTA 11: El esfuerzo normal aplicado será alrededor de 1 lbf / in² (7 kPa).

El instrumento de desplazamiento vertical debe haber sido ajustado a la prueba. Consiga una primera lectura del dispositivo tanto para ambos desplazamientos tanto el vertical como el horizontal.
Colme la caja de cizallamiento con agua y verifique que se encuentre de esa forma durante la prueba.
Para lograr el esfuerzo normal o el aumento de la misma debe calcular y ajustar la fuerza normal deseada. Aplique el esfuerzo normal deseado colocando la masa adecuada acrecentando la presión neumática.

NOTA 12: El criterio establecido definirá la fuerza normal aplicada al espécimen. El aumento de la fuerza normal podría ser apropiada en el caso de suelos de consistencia relativamente firme. En el caso de suelos relativamente blandos, es factible suministrar una fuerza normal en varios incrementos para impedir la perturbación de la muestra.

Aplique o aumente la carga normal al espécimen de suelo a ensayar y lleve un control de las lecturas de deformación normal en función del tiempo transcurrido. Para todos los aumentos de carga, debe rectificar la culminación de la consolidación primaria antes de continuar se debe consultar el Método de prueba D2435. Realice una gráfica del desplazamiento normal frente al logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del tiempo (en min).
Una vez culminada la primera fase de consolidación, quite los tornillos de alineación de la caja. Incremente la diferencia entre las dos partes o mitades de la caja de corte alrededor de 0.025 pulg. (0.64 mm) mediante tornillos espaciadores. Luego quite los tornillos de separación.
Cortar la muestra:

- Tasa de desplazamiento (selección)

Seccione el espécimen de forma tal que no la presión de poro en caso de falla no exceda. La ecuación tf se usa como guía para establecer el tiempo mínimo deseado desde el inicio del ensayo hasta la concepción de la falla:

tf = estimación del tiempo total transcurrido hasta la falla, min,

t50 = tiempo destinado para que el espécimen logre el 50% de consolidación bajo la tensión normal requerida (o en aumentos del mismo), min.

NOTA 13 — En caso de utilizar un desplazamiento normal frente a la raíz cuadrada del tiempo, t50 se determina en función del tiempo para alcanzar una consolidación del 90% mediante la ecuación:

donde:

t90 = tiempo estimado para que el espécimen logre el 90% de consolidación bajo la tensión normal especificada (o en aumento de la misma), mín.

4.28 = Esta será una constante y estará determinada por el desplazamiento y los factores de tiempo en 50% y consolidación del 90%.

NOTA 14: Si el material presenta una inclinación a hincharse, el suelo debe de ser inundado con agua y se le debe permitir alcanzar el equilibrio bajo un aumento de esfuerzo normal lo suficientemente grande como para oponer dicha inclinación antes de que se logre establecer el tiempo mínimo de falla. La línea tiempo para la consolidación en función a los aumentos de los esfuerzos normales subsiguientes es entonces válida para su utilización en la determinación de tf.

NOTA 15: Existen suelos, como las arenas de altas densidades y las arcillas sobre-consolidadas, que posiblemente no presentar una línea de tiempo determinada en función al asentamiento. Por ende, el cálculo de tf puede originar una errónea estimación del tiempo necesario para el espécimen falle en condiciones de drenaje. Para arcillas sobre-consolidadas que se ensayan bajo tensiones normales inferiores a la presión previa a la consolidación del suelo, se aconseja determinar el tiempo de falla usando un valor de t50 que corresponde a uno alcanzado mediante el comportamiento normal de consolidación tiempo-asentamiento. En el caso de arenas no contaminadas y densas que escurren su contenido rápidamente, se puede hacer uso de un valor de 10 min para tf. En el caso de arenas densas con más del 5% de finos, se puede utilizar un valor de 60 min para tf. Si se escoge un valor alternativo de tf, la justificación de la selección se explicará con los resultados del ensayo.

Fuentes:

Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions.

Deslizamientos: análisis geotécnico – Jaime Suarez.

Efectos de la sobre compactación en la resistencia y deformabilidad de suelos cohesivos.

On the interface friction in direct shear test.

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